里氏替换原则：让你的代码像靠谱的接班人
引言
在这篇笔记中，我将用简单易懂的语言，通过生活中的比喻和 C# 代码示例，理解里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）。
LSP 是面向对象编程中的一个核心原则
里氏替换原则是什么？
简单来说，里氏替换原则就是：子类必须能完全替代父类，不出乱子。
换句话说，子类得像个靠谱的接班人，能干父类的活儿，不能干砸了。如果用子类替换了父类，程序还得正常跑，不能崩。
生活中的比喻
想象你有一辆自行车，平时骑着它去超市买菜，好用得很。有一天，你把自行车换成了一辆玩具车。玩具车也能“跑”（你推它就动），也能停，但它载不了你去超市。如果你指望用玩具车完成买菜的任务，那肯定完蛋。
问题在哪儿？
玩具车虽然也能算“交通工具”，但它干不了自行车的基本活儿——载人去目的地。这就违反了里氏替换原则：玩具车不能真正替代自行车。
C# 代码示例：违反 LSP 的例子
假设我们在写一个游戏，定义一个父类 Weapon（武器），有个方法 Attack() 表示攻击。子类 Sword（剑）继承它，实现正常的攻击功能：
1 | public class Weapon |
现在，我们加一个子类 WaterGun（水枪）：
1 | public class WaterGun : Weapon |
假设游戏里有个方法1
2
3
4public void UseWeapon(Weapon weapon)
{
weapon.Attack();
}
用 Sword 调用 UseWeapon 没问题，输出“剑砍击，造成 10 点伤害”，玩家满意。但如果换成 WaterGun，输出“水枪喷水，造成 0 点伤害”，玩家肯定不干——这武器没用啊！
哪儿错了？
WaterGun 继承了 Weapon，但它没干好“武器”该干的活（造成伤害），这就违反了 LSP。子类不能替代父类，还让程序逻辑变奇怪。
修复方法
怎么解决这个问题呢？我们可以把“武器”分得更清楚一点，比如分成 RealWeapon（真武器）和 FakeWeapon（假武器）：1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31public abstract class RealWeapon
{
public virtual void Attack()
{
Console.WriteLine("真武器攻击，造成伤害");
}
}
public abstract class FakeWeapon
{
public virtual void Play()
{
Console.WriteLine("假武器玩耍，无伤害");
}
}
public class Sword : RealWeapon
{
public override void Attack()
{
Console.WriteLine("剑砍击，造成 10 点伤害");
}
}
public class WaterGun : FakeWeapon
{
public override void Play()
{
Console.WriteLine("水枪喷水，纯粹好玩");
}
}
这样，Sword 和 WaterGun 就有了清晰的定位，WaterGun 不会被误认为能打伤害，也不会干扰 RealWeapon 的逻辑，符合 LSP。
另一个生活比喻
再举个例子：你去餐厅点餐，菜单上有个“食物”类，点“汉堡”或“沙拉”都能吃饱。但如果菜单里混进个“石头”，点了“石头”却崩了牙，那就离谱了。石头不能代替食物，这违反了 LSP。
用代码表示就是：1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23public class Food
{
public virtual void Eat()
{
Console.WriteLine("吃食物，饱腹感 +10");
}
}
public class Burger : Food
{
public override void Eat()
{
Console.WriteLine("吃汉堡，饱腹感 +10");
}
}
public class Stone : Food
{
public override void Eat()
{
Console.WriteLine("吃石头，崩牙，饱腹感 -100");
}
}
Burger 能替代 Food，没问题。但 Stone 替换 Food 后，用户不仅没吃饱，还受伤了，这明显违背了 LSP。
为什么 LSP 重要？
LSP 就像是保证你家里的东西都能正常用。你以为换个东西没啥，结果发现坏事了。比如用塑料袋代替垃圾桶，装垃圾肯定漏。在编程中，不遵守 LSP 会导致代码行为不一致，出了 bug 还不好找，尤其在大项目里，简直是灾难。