Глава 10 Обработка исключений
В этой главе обсуждается используемый в Java механизм обработки исключений. Исключение в Java _ это объект, который описывает исключительное состояние, воз-никшее в каком-либо участке программного кода. Когда возникает ис-ключительное состояние, создается объект класса Exception. Этот объект пересылается в метод, обрабатывающий данный тип исключительной ситуации. Исключения могут возбуждаться и вруч-ную для того, чтобы сообщить о некоторых нештатных ситуациях.
Основы
К механизму обработки исключений в Java имеют отношение 5 клю-чевых 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, ко-торое в зависимости от его типа вы можете перехватить (catch) или пере-дать 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, кото-рые должны перехватываться программным кодом пользователя. Другая ветвь дерева подклассов Throwable _ класс Error, который предназначен для описания исклю-чительных 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 состо-яний. 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 исклю-чения 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 кото-рой возникает та же исключительная ситуация, но на этот раз не в про-граммном 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 ис-полняющей 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, исполь-зуется 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 долж-на 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 воз-буждать исключения различных типов. Для того, чтобы обрабатывать по-добные 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 про-грамма 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 ис-ключительной ситуации деления на нуль. Если же мы зададим в командной строке один или несколько параметров, тем самым установив а в значение боль-ше нуля, наш пример переживет оператор деления, но в следующем опе-раторе будет возбуждено исключение выхода индекса за границы масси-ва ArrayIndexOutOf Bounds. Ниже приведены результаты работы этой программы, за-пущенной и тем и другим способом.
С:\> java MultiCatch
а = 0
div by 0: java.lang.ArithmeticException: / by zero
array index oob: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 42
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 прове-рены 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 вруч-ную. Для того, чтобы сделать это, нужно иметь объект подкласса клас-са 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 немед-ленно прекращается, так что следующий за ним оператор не выполня-ется. Ближайший окружающий блок try проверяется на наличие соот-ветствующего 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 най-ден подходящий раздел catch, либо обработчик исключений исполняю-щей 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 исключе-ния, создает новый объект класса NullPointerException и с помощью опе-ратора 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 обра-ботчику исключений в методе main. Ниже приведен результат, получен-ный при запуске этого примера.
caught inside demoproc
recaught: java.lang.NullPointerException: demo
throws
Если метод способен возбуждать исключения, которые он сам не об-рабатывает, он должен объявить о таком поведении, чтобы вызывающие методы могли защитить себя от этих исключений. Для задания списка исключений, которые могут возбуждаться методом, используется ключе-вое слово throws. Если метод в явном виде (т.е. с помощью оператора throw) возбуждает исключе-ние соответствующего класса, тип класса исключений должен быть ука-зан в операторе throws в объявлении этого метода. С учетом этого наш прежний синтаксис определения метода должен быть расширен следую-щим образом:
тип имя_метода(список аргументов) throws список_исключений {}
Ниже приведен пример программы, в которой метод procedure пыта-ется 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 при-дется сообщить транслятору, что procedure может возбуждать исключе-ния 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.
inside procedure
caught java.lang.IllegalAccessException: demo
finally
Иногда требуется гарантировать, что определенный участок кода будет выпол-няться независимо от того, какие исключения были возбуждены и пере-хвачены. Для создания такого участка кода используется ключевое слово finally. Даже в тех случаях, когда в методе нет соответствующего воз-бужденному 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 раз-дел catch или блок finally. Блок finally очень удобен для закрытия файлов и освобождения любых других ресурсов, захваченных для времен-ного 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 про-исходит преждевременный выход из блока try, но по пути наружу вы-полняется раздел finally. Другой метод procB завершает работу выпол-нением 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
Только подклассы класса Throwable могут быть возбуждены или пере-хвачены. Простые типы _ int, char и т.п., а также классы, не являю-щиеся подклассами Throwable, например, String и Object, использоваться в качестве исключений не могут. Наиболее общий путь для использова-ния исключений _ создание своих собственных подклассов класса Ex-ception. 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 кон-структор, 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 недопус-тимым (больше 10), что позволяет продемонстрировать работу при обоих путях выполнения кода. Ниже приведен результат выполнения програм-мы.
С:\> java ExceptionDemo
called compute(1).
normal exit.
called compute(20).
caught MyException[20]
Заключительное резюме
Обработка исключений предоставляет исключительно мощный меха-низм для управления сложными программами. Try, throw, catch дают вам простой и ясный путь для встраивания обработки ошибок и прочих нештатных ситуаций в программную логи-ку. Если вы научитесь должным об-разом использовать рассмотренные в данной главе механизмы, это при-даст вашим классам профессиональный вид, и любые будущие пользователи вашего программного кода, несомненно, оценят это.