Что не так с наследованием Square и Rectangle?

Мне не всегда нравится Лисков, поскольку он, кажется, ограничивает возможности наследования на основе поведения, а не сущности. На мой взгляд, наследование всегда должно было быть отношением, а не действовать точно так же.

При этом статья в Википедии подробно описывает почему некоторые считают это плохим, используя ваш точный пример:

Типичным примером, нарушающим LSP, является класс Square, производный от класса Rectangle, при условии, что методы получения и установки существуют как для ширины, так и для высоты.

Класс Square всегда предполагает, что ширина равна высоте. Если объект Square используется в контексте, где ожидается объект Rectangle, может возникнуть неожиданное поведение, поскольку размеры объекта Square не могут (или, скорее, не должны) изменяться независимо.

Эту проблему нелегко решить: если мы сможем модифицировать методы установки в классе Square так, чтобы они сохраняли инвариант Square (т. е. сохраняли одинаковые размеры), то эти методы ослабят (нарушат) постусловия для установок Rectangle, которые утверждают, что размеры могут быть изменены независимо.

Итак, глядя на ваш код вместе с эквивалентным кодом Rectangle:

s = Square.new(100)            r = Rectangle.new(100,100)
s.width = 50                   r.width = 50
puts s.height                  puts r.height

вывод будет 50 слева и 100 справа.

Но, это, на мой взгляд, важная часть статьи:

Нарушения LSP, подобные этому, могут или не могут быть проблемой на практике, в зависимости от постусловий или инвариантов, которые фактически ожидаются кодом, использующим классы, нарушающие LSP.

Другими словами, при условии, что код, использующий классы, понимает поведение, проблем не возникает.

Суть в том, что квадрат является правильным подмножеством прямоугольника для достаточно свободного определения прямоугольника :-)

Что не так с точки зрения принципа замещения Лискова (LSP), так это то, что ваши Rectangles и Squares изменяемы. Это означает, что вы должны явно переопределить сеттеры в подклассе и потерять преимущества наследования. Если вы сделаете Rectangle неизменяемыми, т. е. если вам нужен другой Rectangle, вы создадите новый, а не измените измерения существующего, тогда нет проблем с нарушением LSP.

class Rectangle
  attr_reader :width, :height

  def initialize(width, height)
    @width = width
    @height = height
  end

  def area
    @width * @height
  end
end

class Square < Rectangle
  def initialize(length)
    super(length, length)
  end
end

Использование attr_reader дает геттеры, но не сеттеры, следовательно, неизменность. В этой реализации как Rectangles, так и Squares обеспечивают видимость height и width, для квадрата они всегда будут одинаковыми, и концепция площади непротиворечива.

Рассмотрим абстрактный базовый класс или интерфейс (будь то интерфейс или абстрактный класс — это деталь реализации, не имеющая отношения к LSP) ReadableRectangle; он имеет свойства только для чтения Width и Height. Из этого можно было бы вывести тип ReadableSquare, который имеет те же свойства, но по договору гарантирует, что Width и Height всегда будут равны.

Из ReadableRectangle можно определить конкретный тип ImmutableRectangle (который принимает высоту и ширину в своем конструкторе и гарантирует, что свойства Height и Width всегда будут возвращать одни и те же значения) и MutableRectangle. Можно также определить конкретный тип MutableRectangle, который позволяет устанавливать высоту и ширину в любое время.

Что касается «квадрата», то ImmutableSquare можно заменить как ImmutableRectangle, так и ReadableSquare. Однако MutableSquare можно заменить только на ReadableSquare [который, в свою очередь, можно заменить на ReadableRectangle]. Кроме того, хотя поведение ImmutableSquare можно заменить на ImmutableRectangle, ценность, полученная за счет наследования конкретного типа ImmutableRectangle, будет ограничена. Если бы ImmutableRectangle был абстрактным типом или интерфейсом, классу ImmutableSquare нужно было бы использовать только одно поле, а не два, для хранения своих измерений (для класса с двумя полями сохранение одного не составляет большого труда, но нетрудно представить себе классы с намного больше полей, где экономия может быть значительной). Однако если ImmutableRectangle является конкретным типом, то любой производный тип должен иметь все поля своей базы.

Некоторые типы квадратов можно заменить соответствующими типами прямоугольников, но изменяемый квадрат нельзя заменить изменяемым прямоугольником.