Глава 10 Обработка исключений

В этой главе обсуждается используемый в Java механизм обработки исключений. Исключение в Java — это объект, который описывает исключительное состояние, воз­никшее в каком-либо участке программного кода. Когда возникает ис­ключительное состояние, создается объект класса Exception. Этот объект пересылается в метод, обрабатывающий данный тип исключительной ситуации. Исключения могут возбуждаться и «вруч­ную» для того, чтобы сообщить о некоторых нештатных ситуациях.

 

Основы

К механизму обработки исключений в Java имеют отношение 5 клю­чевых слов: — try, catch, throw, throws и finally. Схема работы этого механизма следующая. Вы пытаетесь (try) выполнить блок кода, и если при этом возникает ошибка, система возбуждает (throw) исключение, ко­торое в зависимости от его типа вы можете перехватить (catch) или пере­дать умалчиваемому (finally) обработчику.

Ниже приведена общая форма блока обработки исключений.

try {

// блок кода }

catch (ТипИсключения1 е) {

// обработчик исключений типа ТипИсключения1 }

catch (ТипИсключения2 е) {

// обработчик исключений типа ТипИсключения2

 throw(e)   // повторное возбуждение исключения }

finally {

}

 

ЗАМЕЧАНИЕ

В языке Delphi вместо ключевого слова catch используется except.

 

Типы исключений

В вершине иерархии исключений стоит класс Throwable. Каждый из типов исключений является подклассом класса Throwable. Два непосредственных наследника класса Throwable делят иерархию подклассов исключений на две различные ветви. Один из них — класс Ехception — используется для описания исключительных ситуации, кото­рые должны перехватываться программным кодом пользователя. Другая ветвь дерева подклассов Throwable — класс Error, который предназначен для описания исклю­чительных ситуаций, которые при обычных условиях не должны перехватываться в пользовательской программе.

 

Неперехваченные исключения

Объекты-исключения автоматически создаются исполняющей средой Java в результате возникновения определенных исключительных состо­яний. Например, очередная наша программа содержит выражение, при вычислении которого возникает деление на нуль.

 

class Exc0 {

public static void main(string args[]) {

int d = 0;

int a = 42 / d;

} }

 

Вот вывод, полученный при запуске нашего примера.

С:\> java Exc0

java.lang.ArithmeticException: / by zero

at Exc0.main(Exc0.java:4)

 

Обратите внимание на тот факт что типом возбужденного исклю­чения был не Exception и не Throwable. Это подкласс класса Exception, а именно: ArithmeticException, поясняющий, какая ошибка возникла при выполнении программы. Вот другая версия того же класса, в кото­рой возникает та же исключительная ситуация, но на этот раз не в про­граммном коде метода main.

 

class Exc1 {

static void subroutine() {

int d = 0;

int a = 10 / d;

}

public static void main(String args[]) {

Exc1.subroutine();

} }

 

Вывод этой программы показывает, как обработчик исключений ис­полняющей системы Java выводит содержимое всего стека вызовов.

С:\> java Exc1

java.lang.ArithmeticException: / by zero

at Exc1.subroutine(Exc1.java:4)

at Exc1.main(Exc1.java:7)

 

try и catch

Для задания блока программного кода, который требуется защитить от исключений, исполь­зуется ключевое слово try. Сразу же после try-блока помещается блок catch, задающий тип исключения которое вы хотите обрабатывать.

 

class Exc2 {

public static void main(String args[]) {

try {

    int d = 0;

     int a = 42 / d;

    }

catch (ArithmeticException e) {

System.out.println("division by zero");

}

} }

 

Целью большинства хорошо сконструированных catch-разделов долж­на быть обработка возникшей исключительной ситуации и приведение переменных программы в некоторое разумное состояние — такое, чтобы программу можно было продолжить так, будто никакой ошибки и не было (в нашем примере выводится предупреждение – division by zero).

 

Несколько разделов catch

В некоторых случаях один и тот же блок программного кода может воз­буждать исключения различных типов. Для того, чтобы обрабатывать по­добные ситуации, Java позволяет использовать любое количество catch-разделов для try-блока. Наиболее специализированные классы исключений должны идти первыми, поскольку ни один подкласс не будет достигнут, если поставить его после суперкласса. Следующая про­грамма перехватывает два различных типа исключений, причем за этими двумя специализированными обработчиками следует раздел catch общего назначения, перехватывающий все подклассы класса Throwable.

 

class MultiCatch {

public static void main(String args[]) {

try {

     int a = args.length;

     System.out.println("a = " + a);

     int b = 42 / a;

     int c[] = { 1 };

     c[42] = 99;

    }

catch (ArithmeticException e) {

System.out.println("div by 0: " + e);

}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {

System.out.println("array index oob: " + e);

}

} }

 

Этот пример, запущенный без параметров, вызывает возбуждение ис­ключительной ситуации деления на нуль. Если же мы зададим в командной строке один или несколько параметров, тем самым установив а в значение боль­ше нуля, наш пример переживет оператор деления, но в следующем опе­раторе будет возбуждено исключение выхода индекса за границы масси­ва ArrayIndexOutOf Bounds. Ниже приведены результаты работы этой программы, за­пущенной и тем и другим способом.

С:\> java MultiCatch

а = 0

div by 0: java.lang.ArithmeticException: / by zero

C:\> java MultiCatch 1

a = 1

array index oob: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 42

 

Вложенные операторы try

Операторы try можно вкладывать друг в друга аналогично тому, как можно создавать вложенные области видимости переменных. Если у оператора try низкого уровня нет раздела catch, соответствующего возбужденному исключению, стек будет развернут на одну ступень выше, и в поисках подходящего обработчика будут прове­рены разделы catch внешнего оператора try. Вот пример, в котором два оператора try вложены друг в друга посредством вызова метода.

 

class MultiNest {

static void procedure() {

try {

     int c[] = { 1 };

     c[42] = 99;

}

catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {

System.out.println("array index oob: " + e);

} }

public static void main(String args[]) {

try {

     int a = args.length();

     System.out.println("a = " + a);

     int b = 42 / a;

     procedure();

}

catch (ArithmeticException e) {

System.out.println("div by 0: " + e);

}

} }

 

throw

Оператор throw используется для возбуждения исключения «вруч­ную». Для того, чтобы сделать это, нужно иметь объект подкласса клас­са Throwable, который можно либо получить как параметр оператора catch, либо создать с помощью оператора new. Ниже приведена общая форма оператора throw.

throw ОбъектТипаThrowable;

 

При достижении этого оператора нормальное выполнение кода немед­ленно прекращается, так что следующий за ним оператор не выполня­ется. Ближайший окружающий блок try проверяется на наличие соот­ветствующего возбужденному исключению обработчика catch. Если такой отыщется, управление передается ему. Если нет, проверяется следующий из вложенных операторов try, и так до тех пор пока либо не будет най­ден подходящий раздел catch, либо обработчик исключений исполняю­щей системы Java не остановит программу, выведя при этом состояние стека вызовов. Ниже приведен пример, в котором сначала создается объект-исключение, затем оператор throw возбуждает исключительную ситуацию, после чего то же исключение возбуждается повторно — на этот раз уже кодом перехватившего его в первый раз раздела catch.

 

class ThrowDemo {

static void demoproc() {

try {

throw new NullPointerException("demo");

}

catch (NullPointerException e) {

System.out.println("caught inside demoproc");

throw e;

} }

public static void main(String args[]) {

try {

demoproc();

}

catch(NulPointerException e) {

System.out.println("recaught: " + e);

}

} }

 

В этом примере обработка исключения проводится в два приема. Метод main создает контекст для исключения и вызывает demoproc. Метод demoproc также устанавливает контекст для обработки исключе­ния, создает новый объект класса NullPointerException и с помощью опе­ратора throw возбуждает это исключение. Исключение перехватывается в следующей строке внутри метода demoproc, причем объект-исключение доступен коду обработчика через параметр e. Код обработчика выводит сообщение о том, что возбуждено исключение, а затем снова возбуждает его с помощью оператора throw, в результате чего оно передается обра­ботчику исключений в методе main. Ниже приведен результат, получен­ный при запуске этого примера.

 

С:\> java ThrowDemo

caught inside demoproc

recaught: java.lang.NullPointerException: demo

 

throws

Если метод способен возбуждать исключения, которые он сам не об­рабатывает, он должен объявить о таком поведении, чтобы вызывающие методы могли защитить себя от этих исключений. Для задания списка исключений, которые могут возбуждаться методом, используется ключе­вое слово throws. Если метод в явном виде (т.е. с помощью оператора throw) возбуждает исключе­ние соответствующего класса, тип класса исключений должен быть ука­зан в операторе throws в объявлении этого метода. С учетом этого наш прежний синтаксис определения метода должен быть расширен следую­щим образом:

 

тип имя_метода(список аргументов) throws список_исключений {}

 

Ниже приведен пример программы, в которой метод procedure пыта­ется возбудить исключение, не обеспечивая ни программного кода для его перехвата, ни объявления этого исключения в заголовке метода. Такой программный код не будет оттранслирован.

 

class ThrowsDemo1 {

static void procedure() {

System.out.println("inside procedure");

throw new IllegalAccessException("demo");

}

public static void main(String args[]) {

procedure();

} }

 

Для того, чтобы мы смогли оттранслировать этот пример, нам при­дется сообщить транслятору, что procedure может возбуждать исключе­ния типа IllegalAccessException и в методе main добавить код для обработки этого типа исключений :

 

class ThrowsDemo {

static void procedure() throws IllegalAccessException {

System.out.println(" inside procedure");

throw new IllegalAccessException("demo");

}

public static void main(String args[]) {

try {

procedure();

}

catch (IllegalAccessException e) {

System.out.println("caught " + e);

}

} }

 

Ниже приведен результат выполнения этой программы.

С:\> java ThrowsDemo

inside procedure

caught java.lang.IllegalAccessException: demo

 

finally

Иногда требуется гарантировать, что определенный участок кода будет выпол­няться независимо от того, какие исключения были возбуждены и пере­хвачены. Для создания такого участка кода используется ключевое слово finally. Даже в тех случаях, когда в методе нет соответствующего воз­бужденному исключению раздела catch, блок finally будет выполнен до того, как управление перейдет к операторам, следующим за разделом try. У каждого раздела try должен быть по крайней мере или один раз­дел catch или блок finally. Блок finally очень удобен для закрытия файлов и освобождения любых других ресурсов, захваченных для времен­ного использования в начале выполнения метода. Ниже приведен пример класса с двумя     методами, завершение которых происходит по разным причинам, но в обоих перед выходом выполняется код раздела finally.

 

class FinallyDemo {

static void procA() {

try {

System.out.println("inside procA");

throw new RuntimeException("demo");

}

finally {

System.out.println("procA's finally");

} }

static void procB() {

try {

System.out.println("inside procB");

return;

}

finally {

System.out.println("procB's finally");

} }

public static void main(String args[]) {

try {

procA();

}

catch (Exception e) {}

procB();

} }

 

В этом примере в методе procA из-за возбуждения исключения про­исходит преждевременный выход из блока try, но по пути «наружу» вы­полняется раздел finally. Другой метод procB завершает работу выпол­нением стоящего в try-блоке оператора return, но и при этом перед выходом из метода выполняется программный код блока finally. Ниже приведен результат, полученный при выполнении этой программы.

 

С:\> java FinallyDemo

inside procA

procA's finally

inside procB

procB's finally

 

Подклассы Exception

Только подклассы класса Throwable могут быть возбуждены или пере­хвачены. Простые типы — int, char и т.п., а также классы, не являю­щиеся подклассами Throwable, например, String и Object, использоваться в качестве исключений не могут. Наиболее общий путь для использова­ния исключений — создание своих собственных подклассов класса Ex­ception. Ниже приведена программа, в которой объявлен новый подкласс класса Exception.

 

class MyException extends Exception {

private int detail;

MyException(int a) {

detail = a:

}

public String toString() {

return "MyException[" + detail + "]";

}

}

class ExceptionDemo {

static void compute(int a) throws MyException {

System.out.println("called computer + a + ").");

if (a > 10)

throw new MyException(a);

System.out.println("normal exit.");

}

public static void main(String args[]) {

try {

compute(1);

compute(20);

}

catch (MyException e) {

System.out.println("caught" + e);

}

} }

 

Этот пример довольно сложен. В нем сделано объявление подкласса MyException класса Exception. У этого подкласса есть специальный кон­структор, который записывает в переменную объекта целочисленное значение, и совмещенный метод toString, выводящий значение, хранящееся в объекте-исключении. Класс ExceptionDemo определяет метод compute, который возбуждает исключение типа MyExcepton. Простая логика метода compute возбуждает исключение в том случае, когда значение пара-ветра метода больше 10. Метод main в защищенном блоке вызывает метод compute сначала с допустимым значением, а затем — с недопус­тимым (больше 10), что позволяет продемонстрировать работу при обоих путях выполнения кода. Ниже приведен результат выполнения програм­мы.

 

С:\> java ExceptionDemo

called compute(1).

normal exit.

called compute(20).

caught MyException[20]

 

Заключительное резюме

Обработка исключений предоставляет исключительно мощный меха­низм для управления сложными программами. Try, throw, catch дают вам простой и ясный путь для встраивания обработки ошибок и прочих нештатных ситуаций в программную логи­ку. Если вы научитесь должным об­разом использовать рассмотренные в данной главе механизмы, это при­даст вашим классам профессиональный вид, и любые будущие пользователи вашего программного кода, несомненно, оценят это.