里氏替换原则（LSP）

太好了，现在我们来讲解 SOLID 中非常核心的 LSP：里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）。

我会一步步讲清楚：

什么是 LSP？
为什么重要？
优劣分析
Python 正反例子
清晰的结构图（Mermaid）

🧠 一句话定义（LSP）

任何父类出现的地方，都应该可以用它的子类替代，并且不会导致程序逻辑出错。

简化记忆：

子类能替换父类，并保持行为正确。

🎯 为什么需要？

当你用多态写程序（比如用父类来调用子类对象）时：

如果子类违背了父类的行为约定 ，会导致系统运行时出现不符合预期的错误 ，就违反了 LSP。

✅ 优点 vs ❌ 缺点

优点	缺点
子类更符合父类语义	设计成本提升
多态行为更安全	有时限制了子类个性
程序行为更稳定	实现复杂逻辑更麻烦

🔥 常见违反 LSP 的坑

子类复写方法后，行为和父类完全不同、甚至反逻辑。

❌ 违反 LSP 的反面例子

python 复制代码

class Bird:
    def fly(self):
        print("I can fly")

class Ostrich(Bird):
    def fly(self):
        raise Exception("I can't fly")  # ❌ 鸵鸟不能飞

def let_it_fly(bird: Bird):
    bird.fly()

let_it_fly(Ostrich())  # ❌ 虽然语法对，但运行崩了

问题：

Ostrich 是 Bird，但替换后程序出错 → 违反 LSP

✅ 遵守 LSP 的正确做法（更合理抽象）

python 复制代码

from abc import ABC, abstractmethod

# 抽象出"会飞的鸟"和"不飞的鸟"
class Bird(ABC):
    @abstractmethod
    def eat(self):
        pass

class Flyable(ABC):
    @abstractmethod
    def fly(self):
        pass

class Sparrow(Bird, Flyable):
    def eat(self): print("Sparrow eats")
    def fly(self): print("Sparrow flies")

class Ostrich(Bird):
    def eat(self): print("Ostrich eats")
    # 没有 fly 方法

# ✅ 函数只接受会飞的鸟
def let_it_fly(bird: Flyable):
    bird.fly()

let_it_fly(Sparrow())  # ✅ OK
# let_it_fly(Ostrich())  # ❌ 语法报错，避免运行期出错

通过接口分离 + 更精确抽象，让程序在编译期就避免 LSP 问题。

🧭 结构图（Mermaid）

Bird +eat() Flyable +fly() Sparrow +eat() +fly() Ostrich +eat()

🏁 总结口诀

原则	理解方式	记忆口诀
✅ 里氏替换原则	子类能替换父类，行为不崩溃	"不是你的儿子，不要继承你"
🚨 如何避免	抽象设计精准、使用接口拆分	"不要滥用继承，改用组合或接口"

📌 实际应用场景

游戏角色：近战 vs 远程，应分成独立能力而不是强行继承
网络传输协议：TCP vs UDP，公共方法和行为应明确分离
交通工具：汽车 vs 船，不要硬继承"能跑的交通工具"

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