Le principe de substitution de Liskov est l’un des cinq principes fondamentaux de la conception logicielle, communément abrégé SOLID, qui vise à créer des systèmes logiciels flexibles, évolutifs et faciles à maintenir. Ce principe, nommé d’après la chercheuse en informatique Barbara Liskov, met l’accent sur la substitution transparente d’objets d’une classe parente par des objets de ses sous-classes, sans altérer la cohérence du programme.
Plus précisément, le principe de substitution de Liskov énonce que les objets d’une classe dérivée doivent pouvoir remplacer sans problème les objets de leur classe de base, sans altérer le comportement attendu du programme. Autrement dit, une instance de sous-classe doit être utilisable partout où une instance de sa classe de base est attendue, tout en préservant la conformité aux contrats définis par la classe de base.
Ce principe repose sur l’idée de polymorphisme, qui permet à différentes classes d’implémenter des comportements spécifiques tout en partageant une interface commune. Ainsi, les clients d’une classe de base peuvent interagir avec des objets de sous-classes sans être conscients de la véritable classe de l’objet, simplifiant ainsi le développement et la maintenance du code.
Pour respecter le principe de substitution de Liskov, plusieurs conditions doivent être remplies :
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Signature identique des méthodes : Les méthodes des sous-classes doivent avoir la même signature (types de paramètres et de retour) que celles de la classe de base, afin de garantir une substitution sans heurts.
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Postconditions inchangées : Les postconditions (résultats attendus) des méthodes de la classe de base doivent être préservées dans les sous-classes. En d’autres termes, une sous-classe ne peut pas restreindre les résultats possibles par rapport à la classe de base.
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Préconditions relâchées : Les préconditions (conditions requises avant l’exécution) des méthodes de la classe de base peuvent être relâchées dans les sous-classes, c’est-à-dire que les sous-classes peuvent demander moins de préconditions que la classe de base, mais ne peuvent pas en exiger davantage.
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Invariants respectés : Les invariants de la classe de base doivent être respectés par les sous-classes. Un invariant est une propriété qui est vraie pour une classe à tout moment (avant, pendant et après l’exécution des méthodes).
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Compatibilité des exceptions : Les exceptions lancées par les méthodes des sous-classes ne doivent pas être plus larges que celles définies par les méthodes de la classe de base. En d’autres termes, une sous-classe ne peut pas lancer des exceptions non prévues par la classe de base.
Respecter le principe de substitution de Liskov contribue à créer des systèmes logiciels modulaires, où les composants peuvent être facilement interchangés et étendus sans perturber le fonctionnement global de l’application. Cela favorise également la réutilisation du code et simplifie les tests unitaires, en permettant de substituer des objets par des simulateurs ou des mock-ups lors de la vérification du comportement des modules. En définitive, la conformité à ce principe favorise la robustesse, la flexibilité et la maintenabilité du logiciel.
Plus de connaissances
Le principe de substitution de Liskov (Liskov Substitution Principle – LSP) est un concept central dans le domaine de l’ingénierie logicielle, notamment dans le paradigme de la programmation orientée objet (POO). Pour mieux comprendre ce principe et son impact sur la conception logicielle, explorons quelques aspects supplémentaires :
1. Exemple concret :
Prenons l’exemple d’une hiérarchie de classes représentant différentes formes géométriques, telles que des cercles, des carrés et des rectangles. Supposons qu’il existe une classe de base appelée Forme avec une méthode calculerSurface() qui renvoie la surface de la forme. Selon le principe de substitution de Liskov, toute classe dérivée (comme Cercle, Carré ou Rectangle) doit pouvoir être substituée à une instance de la classe de base (Forme) sans affecter le comportement global du programme. Ainsi, la méthode calculerSurface() doit fonctionner de manière cohérente pour toutes les sous-classes, indépendamment de la forme spécifique.
2. Interface commune :
Une façon courante d’appliquer le LSP est d’utiliser des interfaces ou des classes abstraites pour définir une interface commune que toutes les sous-classes doivent implémenter. Cela garantit que chaque sous-classe expose un ensemble cohérent de fonctionnalités, ce qui facilite l’utilisation et l’interchangeabilité des objets dans le code.
3. Respect des contrats :
Le principe de substitution de Liskov met l’accent sur le respect des contrats entre les classes de base et leurs sous-classes. Ces contrats incluent les préconditions (ce que la méthode attend avant de s’exécuter), les postconditions (ce que la méthode garantit après son exécution) et les invariants (les propriétés qui doivent être vraies avant et après l’exécution de la méthode). En respectant ces contrats, les développeurs peuvent s’assurer que les interactions entre les classes sont prévisibles et cohérentes.
4. Héritage vs Composition :
Bien que l’héritage soit souvent utilisé pour partager du code entre les classes, il est important de noter que la composition peut parfois être préférable pour éviter les problèmes de conception liés à la violation du LSP. En utilisant la composition, les classes peuvent encapsuler le comportement commun dans des objets séparés, ce qui réduit la dépendance entre les différentes parties du système.
5. Tests unitaires :
Le respect du LSP facilite la création de tests unitaires efficaces en permettant aux développeurs de substituer des objets par des simulateurs ou des objets factices (mocks) lors de la vérification du comportement des composants. Cela favorise le développement de logiciels robustes et faciles à maintenir, en permettant d’isoler les différentes parties du système pour les tester individuellement.
En conclusion, le principe de substitution de Liskov joue un rôle crucial dans la création de logiciels modulaires, flexibles et robustes en encourageant la conception de hiérarchies de classes cohérentes et prévisibles. En respectant ce principe, les développeurs peuvent créer des systèmes logiciels plus faciles à comprendre, à étendre et à maintenir, ce qui contribue à améliorer la qualité et la durabilité du logiciel.