4. SOLID: Liskov Substitution

Design Patterns. Урок: SOLID — Liskov Substitution Principle

Объекты дочернего класса должны быть способны заменить объекты родительского класса без нарушения корректности программы.

Сформулировала принцип Барбара Лисков в 1987 году. Грубо говоря: если ты ожидаешь Animal, а тебе подсунули Dog — всё должно работать одинаково.

Классический пример нарушения: прямоугольник и квадрат

Математически квадрат — это частный случай прямоугольника. Логично сделать Square extends Rectangle? Нет!

// ❌ Нарушение LSP
class Rectangle {
  constructor(
    protected width: number,
    protected height: number,
  ) {}

  setWidth(width: number): void { this.width = width; }
  setHeight(height: number): void { this.height = height; }
  getArea(): number { return this.width * this.height; }
}

class Square extends Rectangle {
  // Квадрат должен сохранять равенство сторон
  setWidth(width: number): void {
    this.width = width;
    this.height = width; // ← Нарушаем контракт родителя!
  }

  setHeight(height: number): void {
    this.width = height; // ← И здесь тоже!
    this.height = height;
  }
}

// Функция работает с Rectangle
function increaseWidth(rect: Rectangle): void {
  const originalHeight = rect.getArea() / rect.width;
  rect.setWidth(rect.width + 10);
  // Ожидаем: площадь изменится, высота — нет
  console.assert(
    rect.getArea() === (rect.width) * originalHeight,
    'Area should change proportionally'
  );
}

const square = new Square(10, 10);
increaseWidth(square); // Assertion fails! Square нарушает контракт

Правильное решение: общий интерфейс

// ✅ Общий интерфейс без нарушения контракта
interface Shape {
  getArea(): number;
}

class Rectangle implements Shape {
  constructor(
    private width: number,
    private height: number,
  ) {}

  setWidth(width: number): void { this.width = width; }
  setHeight(height: number): void { this.height = height; }
  getArea(): number { return this.width * this.height; }
}

class Square implements Shape {
  constructor(private side: number) {}

  setSide(side: number): void { this.side = side; }
  getArea(): number { return this.side * this.side; }
}

Как проверить соблюдение LSP

Три вопроса:

Предусловия: дочерний класс не должен требовать более строгих условий, чем родитель
Постусловия: дочерний класс должен гарантировать хотя бы то, что гарантирует родитель
Инварианты: свойства, верные для родителя, должны быть верны для дочернего класса

class Bird {
  fly(): void {
    console.log('Flying...');
  }

  move(distance: number): void {
    this.fly();
    console.log(`Moved ${distance}m`);
  }
}

// ❌ Нарушение — пингвин не может летать
class Penguin extends Bird {
  fly(): void {
    throw new Error('Penguins cannot fly!'); // Нарушаем контракт Bird
  }
}

// ✅ Правильная иерархия
interface CanFly {
  fly(): void;
}

class Animal {
  move(distance: number): void {
    console.log(`Moved ${distance}m`);
  }
}

class FlyingBird extends Animal implements CanFly {
  fly(): void { console.log('Flying...'); }
  move(distance: number): void {
    this.fly();
    super.move(distance);
  }
}

class Penguin extends Animal {
  swim(): void { console.log('Swimming...'); }
  move(distance: number): void {
    this.swim();
    super.move(distance);
  }
}

LSP и интерфейсы

LSP особенно важен при работе с интерфейсами в TypeScript:

interface Logger {
  log(message: string): void;
  error(message: string): void;
}

class ConsoleLogger implements Logger {
  log(message: string): void { console.log(message); }
  error(message: string): void { console.error(message); }
}

class SilentLogger implements Logger {
  log(_message: string): void { /* Intentionally silent */ }
  error(_message: string): void { /* Intentionally silent */ }
}

// ✅ SilentLogger полностью заменяет ConsoleLogger
function processData(data: any[], logger: Logger): void {
  logger.log('Processing started');
  // ... обработка ...
  logger.log('Processing finished');
}

// Оба работают корректно
processData(data, new ConsoleLogger());
processData(data, new SilentLogger()); // В тестах!

Практические задания

Найди нарушения LSP в следующем коде и исправь:

class Storage {
  save(key: string, value: string): void { localStorage.setItem(key, value); }
  load(key: string): string { return localStorage.getItem(key)!; }
}

class ReadOnlyStorage extends Storage {
  save(_key: string, _value: string): void {
    throw new Error('This storage is read-only!');
  }
}

Создай иерархию Vehicle → Car, Truck, ElectricCar без нарушения LSP. Учти что у электромобиля нет refuel(), а у Truck есть loadCargo().
Напиши тест который проверяет соответствие LSP для пары родитель/потомок.
Как LSP связан с принципом «Composition over Inheritance»?
Посмотри на React: как React.Component и React.PureComponent соблюдают LSP?

Ссылки

Liskov Substitution Principle — Refactoring Guru