Ist das Liskov-Substitutionsprinzip nicht mit Introspektion oder Ententypisierung vereinbar?

Verstehe ich richtig, dass das Liskov-Substitutionsprinzip in Sprachen, in denen sich Objekte selbst inspizieren können, nicht eingehalten werden kann, wie es in Sprachen mit Ententyp üblich ist?

Zum Beispiel in Ruby, wenn eine Klasse Berbt von einer Klasse A, dann für jedes Objekt xvon A, x.classnach Rückkehr geht A, aber wenn xein Gegenstand ist B, x.classwird nicht zurückkehren A.

Hier ist eine Aussage von LSP:

Sei q (x) eine Eigenschaft, die für Objekte x vom Typ T beweisbar ist . Dann sollte q (y) für Objekte y vom Typ S beweisbar sein, wobei S ein Subtyp von T ist .

So zum Beispiel in Ruby

class T; end
class S < T; end

LSP in dieser Form verletzen, wie die Eigenschaft q (x) = zeigtx.class.name == 'T'

Zusatz. Wenn die Antwort "Ja" lautet (LSP nicht kompatibel mit Selbstbeobachtung), dann wäre meine andere Frage: Gibt es eine modifizierte "schwache" Form von LSP, die möglicherweise für eine dynamische Sprache gelten kann, möglicherweise unter bestimmten Bedingungen und nur mit speziellen Typen von Eigenschaften .

Aktualisieren. Als Referenz ist hier eine andere Formulierung von LSP, die ich im Web gefunden habe:

Funktionen, die Zeiger oder Verweise auf Basisklassen verwenden, müssen Objekte abgeleiteter Klassen verwenden können, ohne es zu wissen.

Und ein anderer:

Wenn S ein deklarierter Subtyp von T ist, sollten sich Objekte vom Typ S so verhalten, wie sich Objekte vom Typ T voraussichtlich verhalten, wenn sie als Objekte vom Typ T behandelt werden.

Der letzte ist kommentiert mit:

Beachten Sie, dass es beim LSP ausschließlich um das erwartete Verhalten von Objekten geht. Man kann dem LSP nur folgen, wenn man sich über das erwartete Verhalten von Objekten im Klaren ist.

Dies scheint schwächer zu sein als das ursprüngliche und könnte beobachtet werden, aber ich würde es gerne formalisieren, insbesondere erklären, wer über das erwartete Verhalten entscheidet.

Ist LSP dann nicht eine Eigenschaft eines Klassenpaars in einer Programmiersprache, sondern eines Klassenpaares zusammen mit einem bestimmten Satz von Eigenschaften, die von der Vorgängerklasse erfüllt werden? Würde dies praktisch bedeuten, dass alle möglichen Verwendungen der Ahnenklasse bekannt sein müssen, um eine Unterklasse (Nachkommenklasse) zu erstellen, die LSP respektiert? Laut LSP soll die Ahnenklasse durch eine Nachkommenklasse ersetzt werden können, oder?

Aktualisieren. Ich habe die Antwort bereits akzeptiert, möchte aber noch ein konkretes Beispiel von Ruby hinzufügen, um die Frage zu veranschaulichen. In Ruby ist jede Klasse ein Modul in dem Sinne, dass die ClassKlasse ein Nachkomme der ModuleKlasse ist. Jedoch:

class C; end
C.is_a?(Module) # => true
C.class # => Class
Class.superclass # => Module

module M; end
M.class # => Module

o = Object.new

o.extend(M) # ok
o.extend(C) # => TypeError: wrong argument type Class (expected Module)

Hier ist das eigentliche Prinzip :

Sei q(x)eine Eigenschaft, die über Objekte xvom Typ beweisbar ist T. Dann q(y)sollte für Objekte yvom Typ beweisbar sein, bei Sdenen Ses sich um einen Subtyp von handelt T.

Und die ausgezeichnete Wikipedia- Zusammenfassung:

Es heißt, dass in einem Computerprogramm, wenn S ein Subtyp von T ist, Objekte vom Typ T durch Objekte vom Typ S ersetzt werden können (dh Objekte vom Typ S können durch Objekte vom Typ S ersetzt werden, ohne eines von ihnen zu ändern) die gewünschten Eigenschaften dieses Programms (Korrektheit, ausgeführte Aufgabe usw.).

Und einige relevante Zitate aus dem Papier:

Was benötigt wird, ist eine stärkere Anforderung, die das Verhalten von Untertypen einschränkt: Eigenschaften, die anhand der Spezifikation des vermuteten Typs eines Objekts nachgewiesen werden können, sollten gelten, obwohl das Objekt tatsächlich Mitglied eines Untertyps dieses Typs ist ...

Eine Typspezifikation enthält die folgenden Informationen:
- den Namen des Typs;
- Eine Beschreibung des Wertebereichs des Typs;
- Für jede Methode des Typs:
--- Sein Name;
--- seine Unterschrift (einschließlich signalisierter Ausnahmen);
--- Sein Verhalten in Bezug auf Vor- und Nachbedingungen.

Also weiter zur Frage:

Verstehe ich richtig, dass das Liskov-Substitutionsprinzip in Sprachen, in denen sich Objekte selbst inspizieren können, nicht eingehalten werden kann, wie es in Sprachen mit Ententyp üblich ist?

Nein.

A.classgibt eine Klasse zurück.
B.classgibt eine Klasse zurück.

Da Sie denselben Anruf für den spezifischeren Typ tätigen und ein kompatibles Ergebnis erhalten können, gilt LSP. Das Problem ist, dass Sie mit dynamischen Sprachen immer noch Dinge im Ergebnis aufrufen können, die erwarten, dass sie vorhanden sind.

Betrachten wir jedoch eine statisch strukturelle (Enten-) Sprache. In diesem Fall A.classwürde ein Typ mit einer Einschränkung zurückgegeben, die er sein muss, Aoder ein Subtyp von A. Dies bietet die statische Garantie, dass jeder Subtyp von Aeine Methode bereitstellen muss, T.classderen Ergebnis ein Typ ist, der diese Einschränkung erfüllt.

Dies liefert eine stärkere Behauptung, dass LSP in Sprachen gilt, die die Typisierung von Enten unterstützen, und dass jede Verletzung von LSP in so etwas wie Ruby eher auf normalen dynamischen Missbrauch als auf eine Inkompatibilität des Sprachdesigns zurückzuführen ist.

Im Kontext von LSP ist eine "Eigenschaft" etwas, das an einem Typ (oder einem Objekt) beobachtet werden kann. Insbesondere handelt es sich um eine "nachweisbare Eigenschaft".

Eine solche "Eigenschaft" könnte das Vorhandensein einer foo()Methode sein, die keinen Rückgabewert hat (und dem in ihrer Dokumentation festgelegten Vertrag folgt).

Stellen Sie sicher, dass Sie diesen Begriff nicht mit "Eigenschaft" verwechseln, da in " classeine Eigenschaft jedes Objekts in Ruby ist". Eine solche "Eigenschaft" kann eine "LSP-Eigenschaft" sein, ist aber nicht automatisch dieselbe!

Die Antwort auf Ihre Fragen hängt nun stark davon ab, wie streng Sie "Eigenschaft" definieren. Wenn Sie sagen "die Eigenschaft der Klasse Aist, dass .classder Typ des Objekts zurückgegeben wird", dann hat diese Eigenschaft Btatsächlich .

Wenn Sie jedoch die "Eigenschaft" als " .classRückgabe A" definieren, Bverfügt diese Eigenschaft offensichtlich nicht über diese Eigenschaft.

Die zweite Definition ist jedoch nicht sehr nützlich, da Sie im Wesentlichen einen Umweg gefunden haben, um eine Konstante zu deklarieren.

So wie ich es verstehe, gibt es nichts an Selbstbeobachtung, das mit dem LSP nicht kompatibel wäre. Grundsätzlich sollten die beiden austauschbar sein, solange ein Objekt dieselben Methoden wie ein anderes unterstützt. Das heißt, wenn Ihr Code ein erwartetes AddressObjekt, dann spielt es keine Rolle , ob es ein ist CustomerAddressoder ein WarehouseAddress, solange beide bieten (zB) getStreetAddress(), getCityName(), getRegion()und getPostalCode(). Sie könnten sicherlich eine Art Dekorateur erstellen, der einen anderen Objekttyp verwendet und Introspektion verwendet, um die erforderlichen Methoden bereitzustellen (z. B. eine DestinationAddressKlasse, die ein ShipmentObjekt nimmt und die AddressLieferadresse als darstellt ), aber dies ist nicht erforderlich und würde es sicherlich nicht tun Verhindern Sie nicht, dass der LSP angewendet wird.

Nachdem ich Barbara Liskovs Originalarbeit durchgesehen habe, habe ich herausgefunden, wie man die Wikipedia-Definition vervollständigt, damit LSP tatsächlich in fast jeder Sprache zufrieden sein kann.

Zunächst ist das Wort "beweisbar" in der Definition wichtig. Es wird im Wikipedia-Artikel nicht erklärt, und "Einschränkungen" werden an anderer Stelle ohne Bezugnahme darauf erwähnt.

Hier ist das erste wichtige Zitat aus dem Papier:

Was benötigt wird, ist eine stärkere Anforderung, die das Verhalten von Untertypen einschränkt: Eigenschaften, die anhand der Spezifikation des vermuteten Typs eines Objekts nachgewiesen werden können, sollten gelten, obwohl das Objekt tatsächlich Mitglied eines Untertyps dieses Typs ist ...

Und hier ist die zweite, die erklärt, was eine Typenspezifikation ist:

Eine Typenspezifikation enthält die folgenden Informationen:

• Der Name des Typs;
• Eine Beschreibung des Wertebereichs des Typs;
• Für jede Methode des Typs:
  • Seinen Namen;
  • Seine Unterschrift (einschließlich signalisierter Ausnahmen);
  • Sein Verhalten in Bezug auf Vor- und Nachbedingungen.

LSP ist also nur in Bezug auf bestimmte Typspezifikationen sinnvoll, und für eine geeignete Typspezifikation (zum Beispiel für die leere) kann es wahrscheinlich in jeder Sprache erfüllt werden.

Ich halte Telastyns Antwort für die Antwort , die ich gesucht habe, weil die "Einschränkungen" ausdrücklich erwähnt wurden.

Um den Artikel von Wikipedia über LSP zu zitieren : "Substituierbarkeit ist ein Prinzip in der objektorientierten Programmierung." Es ist ein Prinzip und Teil der Gestaltung Ihres Programms. Wenn Sie Code schreiben, der davon abhängt x.class == A, verstößt Ihr Code gegen LSP. Beachten Sie, dass diese Art von fehlerhaftem Code auch in Java möglich ist, ohne dass eine Ententypisierung erforderlich ist.

Nichts beim Entenschreiben bricht von Natur aus LSP. Nur wenn Sie es missbrauchen, wie in Ihrem Beispiel.

Zusätzlicher Gedanke: Besiegt die explizite Überprüfung der Klasse eines Objekts den Zweck der Ententypisierung überhaupt nicht?