Lab11 - Obsługa i rzucanie wyjątków w języku Java

Wyjątki to sytuacje nienormalne, pojawiające się w trakcie wykonywania programu. Języki nie posiadające mechanizmu obsługi wyjątków wymagają aby błędy były wykrywane i obsługiwane ręcznie - najczęściej przez kody błędów. Język Java dostarcza specjalnych konstrukcji do wykrywania i obsługi takich sytuacji. Wyjątek jest w Javie obiektem opisującym sytuację wyjątkową (błędną), która powstała w kodzie programu. Gdy w danej metodzie wystąpi błąd, zostaje wyrzucony wyjątek opisujący ten błąd. Metoda może wyłapać i obsłużyć wyjątek samodzielnie albo przekazać go dalej. Na koniec błąd jest wyłapywany i obsługiwany.

Do obsługi wyjątków w języku Java wykorzystujemy następujące słowa kluczowe:

try - blok instrukcji, które są monitorowane na wypadek błędu.

catch - występuje w parze z try. Wyłapuje określone wyjątki i obsługuje je w określony sposób,

throw - sygnalizuje wystąpienie określonego wyjątku,

throws - określa jakie wyjątki może zgłaszać dana metoda,

finally - blok instrukcji, który musi zostanie wykonany obojętnie czy w bloku try wystąpił wyjątek czy nie.

Poniżej pokazano blok instrukcji try/catch/finally do obsługi trzech typów wyjątków:

try {
  //blok instrukcji monitorowanych na wypadek wystąpienia błędów
  } catch(WyjątekTypuPierwszego e) {
  //obsluga wyjatku pierwszego typu
  } catch(WyjątekTypuDrugiego e) {
  //obsluga wyjatku drugiego typu
  } catch(WyjątekTypuTrzeciego e) {
  //obsluga wyjatku trzeciego typu
  } finally {
  //kod, który musi być wykonany przed zakończeniem metody
}

Hierarchia wyjątków:

Throwable – klasa obejmująca wszystkie wyjątki,

Exception – wyjątki możliwe do wyłapania przez programy użytkowe,

Error – wyjątki niemożliwie do wyłapania przez programy użytkowe, błędy środowiska wykonawczego.

Domyślna Obsługa Wyjątków:

Kiedy system wykryje operację dzielenia przez zero utworzy nowy obiekt będący wyjątkiem. Ponieważ wyjątek nie ma własnej procedury obsługi zostaje przechwycony przez domyślną procedurę. Procedura domyślna wyświetli stos wywołań (ciąg wywołań metod, które prowadziły do wystąpienia błędu) i spowoduje zakończenie programu.

class WyjatekDzielenia {
  static dzielenie(int dzielna, int dzielnik) {
    int wynik = dzielna / dzielnik;
  }
  public static void main(String args[]) {
    WyjatekDzielenia.dzielenie(1024,0);
  }
}

Własna Obsługa Wyjątków:

Własna obsługa błędów daje możliwość poprawienia błędów oraz zapobiega przedwczesnemu zakończeniu się programu.

class WlasnyWyjatek {
  public static void main(String args[]) {
    int dzielna, dzielnik, wynik;
    try {
      dzielna = 128;
      dzielnik = 0;
      wynik = dzielna / dzielnik;
      System.out.println("Niemożliwe !!!");
    }
    catch (ArithmeticException e)
    // Okreslamy wyjatki, ktore chcemy wylapac
    {
    System.out.println("Dzielenie przez 0");
    // Okreslamy jak chcemy je obsluzyc
    }
    System.out.println("Po wyjatku");
    // Kod po obsludze wyjatku
  }
}

Kolejność obsługi wyjątków jest ważna Przy tworzeniu wielu sekwencji catch, wyjątki podklasy muszą występować przed wyjątkami nadklasy. W związku z tym poniższy kod jest niepoprawny - popraw go !

class WyjatekPodKlasy {
  public static void main(String args[]) {
    try {
      int operacjaDzielenia = 224 / 0;
    }
    catch(Exception e) {
    System.out.println("Wyjatek generyczny");
    }
    catch(ArithmeticException e) {
    System.out.println("Nieosiagalny");
    }
  }
}

Wyświetlanie opisu wyjątku: Klasa Throwable przesłania metodę toString() aby wyświetlała opis wyjątku.

try {
  int x=10/0;
  }
  catch (ArithmeticException e) {
  System.out.println("Wyjatek: " + e);
  ...
}

Przechwycenie dowolnego wyjątku:

• Obsługa wyjątku klasy bazowej - Exception
• Przydatne metody klasy Throwable - np. String getMessage()
• Przykład:

  catch(Exception w) {
    System.out.print("Wyjątek: ");
    System.out.println(w.getMessage());
  }
  

  Procedura obsługi przechwytywania dowolnego wyjątku powinna się znaleźć na końcu (po wykonaniu pozostałych). Wyrzucanie wyjątków Program może sam wyrzucać wyjątki: throw Object; Obiekt taki musi być klasy Throwable, albo którejś z jej podklas. Obiekt klasy Throwable uzyskać można poprzez użycie operatora new lub użycie parametru w instrukcji catch. Obsługa throw Program zostaje przerywany na instrukcji throw. Sprawdza czy najbliższy otaczający go blok try posiada instrukcję catch obsługującą dany wyjątek. Jeśli nie posiada, sprawdza czy kolejny otaczający blok try posiada tą instrukcję. Jeśli nigdzie nie ma obsługi wyjątku następuje przerwanie wykonywania programu i wydrukowanie stosu wywołań.

  class ThrowDemo {
    static void metoda() {
  try {
  

  Tworzy nowy wyjątek a następnie wyrzuca go:

  throw new NullPointerException("demo");
  

  Wyjątek zostaje natychmiast wyłapany:

  } catch(NullPointerException e) {
    System.out.println("Zlapany w metodzie");
    Obsługa polega na przesłaniu wyjątku dalej:
    throw e;
    }
  }
  

  Wyjątek zostaje ponownie wyłapany przez metodę main:

  public static void main(String args[]) {
    try {
  metoda();
     } catch(NullPointerException e) {
  System.out.println("Zlapany ponownie");
  }
    }
  }
  

Tworzenie obiektu standardowej klasy wyjątku:

throw new NullPointerException("demo");

Wszystkie standardowe wyjątki mają dwa konstruktory:

• bezparametrowy
• z parametrem String opisującym wyjątek; dostępny przez getMessage() w Throwable.

Jeśli metoda może spowodować wyjątek którego sama nie jest w stanie obsłużyć, to musi ten fakt opisać.

typ nazwa(parametry) throws wyjatki { ... }

Niezbędne jest wymienienie wszystkich wyjątków, oprócz typów Error i RuntimeException.

class ThrowsDemo1 {
  static void metoda() {
    System.out.println("Wewnatrz metody");
    throw new IllegalAccessException("demo");
    }
    public static void main(String args[]) {
      metoda();
    }
}

Metoda w powyższej klasie wyrzuca wyjątek którego ani nie wyłapuje, ani nie deklaruje. Program się nie skompiluje.

class ThrowsDemo2 {
  static void metoda()
    throws IllegalAccessException {
    System.out.println("Wewnatrz metody");
    throw new IllegalAccessException("demo");
}
public static void main(String args[]) {
  try {
    metoda();
  }
    catch (IllegalAccessException e) {
    System.out.println("Zlapany " + e);
    }
  }
}

Jedna metoda deklaruje, druga wyłapuje wyjątek. Demonstacja finally

class FinallyDemo {
  static void procA() {
    try {
      System.out.println("wewnatrz procA");
      throw new RuntimeException("demo");
    }
    finally {
      System.out.println("procA: finally");
    }
}

static void procB() {
  try {
    System.out.println("wewnatrz procB");
    return;
  } finally {
    System.out.println("procB: finally");
  }
}
static void procC() {
  try {
    System.out.println("wewnatrz procC");
    }
    finally {
      System.out.println("procC: finally");
  }
}
public static void main(String args[]) {
  try {
    procA();
  }
  catch(Exception e)
  {
    System.out.println("Wyjatek zlapany");
  }
  procB();
  procC();
  }
}

Standardowe wyjątki niesprawdzane RuntimeException są dostępne automatycznie. Nie muszą być deklarowane w sekcji throws.

Kompilator nie sprawdza czy metoda deklaruje czy obsługuje te wyjątki.

● ArithmeticException błędy arytmetyczne, np. dzielenie przez zero

● ArrayIndexOutOfBoundsExceptionindeks tablicy poza zakresem

● ArrayStoreException przypisanie tablicy nieodpowiedniego typu elementu

● ClassCastException niepoprawne rzutowanie

● IllegalArgumentException niepoprawny argument metody

● IllegalStateException środowisko lub aplikacja jest w niepoprawnym stanie

● IllegalThreadStateException wymagana operacja niekompatybilna z bieżącym stanem wątka

● IndexOutOfBoundException jakis rodzaj indeksu jest poza zakresem

● NegativeArraySizeException tablica tworzona z ujemnym rozmiarem

● NullPointerException niepoprawne użycie wskaźnika null

● NumberFormatException niepoprawna konwersja stringu na format liczbowy

● SecurityException próba naruszenia bezpieczeństwa

● StringIndexOutOfBoundsException indeks poza zakresem stringu

● UnsupportedOperationException napotkano niepoprawną operację

● ClassNotFoundException nie znaleziono klasy

● CloneNotSupportedException próba klonowania obiektu który nie implementuje interfejsu Cloneable.

● IllegalAccessException dostęp do klasy zabroniony

● InstantiationException próba tworzenia obiektu klasy abstrakcyjnej lub interfejsu

● InterruptedException jeden wątek przerwany przed drugi

● NoSuchFieldException pole nie istnieje

● NoSuchMethodException metoda nie istnieje

Zadania:

Zadanie 1.

Utwórz klasę WprowadzZKonsoli. Utwórz metodę wprowadzInt wraz z obsługą wyjątków tak aby np. nie można było wprowadzić błędnej postaci liczby tj. „1w2”. Utwórz metody wprowadzania innych typów danych np. byte, double, BigDecimal, BigInteger, boolean wraz z odpowiednią obsługą wyjątków. Do wprowadzania danych z konsoli użyj klasy Scanner. Przy realizacji zadania zob. slajd o tytule „Obsługa wyjątków + stosowanie działań naprawczych ” z wykładu.

Zadanie 2.

Utwórz program, który przechowuje 10 imion w tablicy łańcuchów. Użytkownik podaje nr indeksu tablicy aby wyświetlić imię, które się w nim znajduje. Jeśli wykroczy poza zakres tablicy, w obsłudze wyjątku ma otrzymać informacje o błędnym indeksie i program ma kontynuować działanie. Program ma działać w pętli while, dopóki użytkownik nie poda indeksu -1 lub nie wprowadzi niepoprawnego typu danych np. poda zamiast liczby tekst. Wtedy należy obsłużyć taki wyjątek, poinformować użytkownika o niepoprawnym formacie wprowadzonych danych, opuścić pętle i zakończyć program.

Zadanie 3.

Jaki wynik zwrócą następujące wyrażania w języku Java:

a) double x=2.0/0.0;
b) float y=2.0f/0f;
c) int z=2/0;

Które z wyrażeń zwróci wyjątek i jakiego typu.

Zadanie 4.

a) W nawiązaniu do testów z zadania 3, utwórz klasę reprezentującą nowy typ wyjątków o nazwie DivisionByZeroException dziedziczącą po ArithmeticException. W konstruktorze wypisz tekst „Wystąpił wyjątek dzielenia przez zero”. Przesłoń metodę getMessage() tak aby zwróciła następujący tekst „Wywołanie metody (tutaj ma być wypisana nazwa metody) spowodowało wyrzucnie wyjątku dzielenia przez zero”. Nazwę metody pobierz z rozwinięcia stosu – metoda, która spowodowała wyjątek jest przechowywana w zerowej ramce stosu pobieranej następująco:

this.getStackTrace()[0].toString().

b) Przetestuj działanie DivisionByZeroException. Utwórz w tym celu dwie metody DivisionD (przyjmującą parametry typu double), DivisionF (przyjmującą parametry typu float). Obydwie metody posiadają po dwa parametry tj. dzielną i dzielnik. W przypadku gdy dzielnik jest równy zero wyrzuć wyjątek DivisionByZeroException przy użyciu słowa kluczowego throw. W metodzie main wywołaj osobno obydwie funkcje przyjmując dzielnik równy 0. Jaki jest wynik działania aplikacji.

c) Dla wywołania funkcji DivisionD wychwyć zaistniały wyjątek i obsłuż go w bloku catch, w którym to wywołaj przesłoniętą metodę getMessage(), która wyświetli informację o nazwie metody powodującej wystąpienie wyjątku.

Zadanie 5

a) Utwórz klasę wyjątku o nazwie NegativeNumberExcepion, który wyrzucany jest wtedy gdy wartość zmiennej jest ujemna, a oczekuje się, że jej wartość będzie zawsze dodatnia np. w klasie Osoba pola: wzrost, waga, wiek powinny być zawsze wartościami dodatnimi, względnie zerem. W klasie NegativeNumberExcepion utwórz konstruktor i przesłoń metodę getMessage() podobnie jak w zadaniu 4. b) Utwórz klasę Osoba zawierającą następującą strukturę danych (pola):

• imie, nazwisko: String
• wiek: int
• waga, wzrost:float Zhermetyzuj pola klasy, utwórz konstruktor ustawiający pola klasy oraz odpowiednie metody get i set. Dla konstruktora i metod get i set w przypadku ustawienia wartości null dla pól typu String wyrzuć wyjątek typu NullPointerException, natomiast w przypadku ustawienia pól wiek, wzrost, waga na wartości ujemne wyrzuć wyjątek typu NegativeNumberExcepion. c) Utwórz obiekt klasy Osoba i przetestuj działanie aplikacji dla wartości null i ujemnych wartości liczbowych. Przechwyć i obsłuż wyjątki.