为什么这个类层次结构违反了LSP？

Question

下面是在线教程(https://code-maze.com/liskov-substitution-principle/)的代码：

// version 1
public class SumCalculator
{
    protected readonly int[] _numbers;

    public SumCalculator(int[] numbers)
    {
        _numbers = numbers;
    }

    public virtual int Calculate() => _numbers.Sum();
}

public class EvenNumbersSumCalculator: SumCalculator
{
    public EvenNumbersSumCalculator(int[] numbers)
        :base(numbers)
    {
    }

    public override int Calculate() => _numbers.Where(x => x % 2 == 0).Sum();
}

然后我们就可以：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var numbers = new int[] { 5, 7, 9, 8, 1, 6, 4 };

        SumCalculator sum = new SumCalculator(numbers);
        Console.WriteLine($"The sum of all the numbers: {sum.Calculate()}");

        Console.WriteLine();

        SumCalculator evenSum = new EvenNumbersSumCalculator(numbers);
        Console.WriteLine($"The sum of all the even numbers: {evenSum.Calculate()}");
    }
}

所以我们可以将子实例(new EvenNumbersSumCalculator(numbers))存储到父变量(SumCalculator evenSum )中，所以上面的代码符合Liskov原则，不是吗？

但是教程说第1版不符合Liskov原则，我们需要这样做：

// version 2
public abstract class Calculator
{
    protected readonly int[] _numbers;

    public Calculator(int[] numbers)
    {
        _numbers = numbers;
    }

    public abstract int Calculate();
}

public class SumCalculator : Calculator
{
    public SumCalculator(int[] numbers)
        :base(numbers)
    {
    }

    public override int Calculate() => _numbers.Sum();
}

public class EvenNumbersSumCalculator: Calculator
{
    public EvenNumbersSumCalculator(int[] numbers)
       :base(numbers)
    {
    }

    public override int Calculate() => _numbers.Where(x => x % 2 == 0).Sum();
}

 class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var numbers = new int[] { 5, 7, 9, 8, 1, 6, 4 };

        Calculator sum = new SumCalculator(numbers);
        Console.WriteLine($"The sum of all the numbers: {sum.Calculate()}");

        Console.WriteLine();

        Calculator evenSum = new EvenNumbersSumCalculator(numbers);
        Console.WriteLine($"The sum of all the even numbers: {evenSum.Calculate()}");
    }
}

我不明白为什么版本1不符合Liskov原则？

Answer 1

您的version 1与独立于示例程序的LSP不兼容。

您可以“将子实例存储到父变量”这一事实是一个由C#支持的子类型的语法概念。LSP提供了子类型的行为概念，坚持在任何子类中保留超类型的意义(语义)。

在version 1中，超类Calculate方法计算所有数字，但子类中只计算偶数。这使得子类的行为与超类不一致。

在与LSP兼容的version 2中，通过添加一个没有任何行为的单独类，并在两个独立的子类型中对它进行两次扩展，可以避免这一点。这是符合LSP的。

如果您正在寻找一个想要保持超类行为的示例，那么可以考虑一个类，它除了计算之外还会做一些额外的事情，例如，在LoggingCalculator中，Calculate方法首先调用超类方法(保持相同的行为)，然后通过在某个地方记录结果来扩展它。