Info B VL 6: Exceptions
Objektorientiere Programmierung in Java 2003
Ute Schmid (Vorlesung) Elmar Ludwig ( ¨ Ubung)
FB Mathematik/Informatik, Universit¨at Osnabr¨uck
Fehler und Ausnahmen
Exception exceptional event (aussergewöhnliches Ereignis).
Ereignis, das während der Ausführung eines Programms auftritt und den normalen Ablauf unterbricht.
Java: “Fehlerereignisse” als Objekte (vom Typ Exception ) repräsentiert.
Exception und Error erweitern Throwable .
Error -Unterklassen betreffen schwerwiegende Fehler (z.B. VirtualMachineError ) und sollten nicht vom Programmierer behandelt werden.
Exceptions sollten dagegen behandelt werden.
Exceptions treten typischerweise innerhalb von Methoden auf.
Info B VL 6: Exceptions – p.147
Exception-Objekte
Wenn eine Exception auftritt (z. B.
FileNotFoundException wenn eine Datei, die geöffnet werden soll, nicht gefunden wird), wird ein
Exception Objekt erzeugt und an das Laufzeitsystem gegeben.
throwing an exception
Dieses Objekt enthält Information über die Art der Exception und über den Zustand des Programms (Aufrufstack) zum Zeitpunkt zu dem die Exception auftrat.
Das Laufzeitsystem ist verantwortlich, Code zu finden, der den Fehler behandelt. Die Behandlung kann in der Methode, in der der Fehler aufgetreten ist, selbst oder in einer der diese Methode aufrufenden Methoden
(Aufrufstack) erfolgen.
Exception-Handler
Beispiel:
h() ---> Exception tritt auf g() (ruft h() auf)
f() (ruft g() auf) Behandlung der Exception
Exception Handler ( catch -Block): Für eine aufgetretene Exception ist derjenige Handler
angemessen, der den entsprechenden Exception-Typ (Klasse oder Oberklasse des geworfenen
Exceptionen-Objects) behandelt.
Wird eine aufgetretene Exception nicht behandelt, terminiert das Laufzeitsystem und damit das
Programm.
Info B VL 6: Exceptions – p.149
Vorteile von Exceptions
Separierung von regulärem Code und
Fehlerbehandlung: Transparenz, Strukturiertheit Propagierung von Fehlern möglich
Gruppierung von Fehler-Typen, Fehlerdifferenzierung
Beispiel
(in Pseudocode)
readFile { // was ist, wenn
open the file; // file nicht geoeffnet werden kann?
determine its size; // Laenge nicht bestimmt werden kann?
allocate that much memory; // nicht genug Speicher belegt werden kann?
read the file into memory; // beim Lesen ein Fehler auftritt?
close the file; // file nicht geschlossen werden kann?
}
Info B VL 6: Exceptions – p.151
Explizite Bedingungen
errorCodeType readFile {
initialize errorCode = 0;
open the file;
if (theFileIsOpen) {
determine the length of the file;
if (gotTheFileLength) {
allocate that much memory;
if (gotEnoughMemory) {
read the file into memory;
if (readFailed) { errorCode = -1; } } else { errorCode = -2; }
} else { errorCode = -3; } close the file;
if (theFileDidntClose && errorCode == 0) { errorCode = -4;
} else { errorCode = errorCode and -4; } } else { errorCode = -5; }
return errorCode;
Trennung von Code und Fehlerbeh.
readFile {
{ // Block mit Anweisungen, wo Exc. auftreten koennten open the file;
determine its size;
allocate that much memory;
read the file into memory;
close the file;
} handle fileOpenFailed {
doSomething;
} handle sizeDeterminationFailed { doSomething;
} handle memoryAllocationFailed { doSomething;
} handle readFailed {
doSomething;
} handle fileCloseFailed {
doSomething;
} }
Info B VL 6: Exceptions – p.153
Propagieren von Exceptions
(Beispiel in Pseudocode)
method1 {
call method2;
}
method2 {
call method3;
}
method3 {
call readFile;
}
Nur method1 sei an Fehlern, die in readFile() auftreten
können interessiert.
Propagierung “zu Fuss”
method1 {
errorCodeType error;
error = call method2;
if (error) doErrorProcessing;
else proceed;
}
errorCodeType method2 { errorCodeType error;
error = call method3;
if (error) return error;
else proceed;
}
errorCodeType method3 { errorCodeType error;
error = call readFile;
if (error) return error;
else proceed;
}
Info B VL 6: Exceptions – p.155
Propagierung mit ‘throws’
method1 { try {
call method2;
} catch (exception) { doErrorProcessing;
} }
method2 throws exception { call method3;
}
method3 throws exception { call readFile;
}
Exception-Spezifikation
throws spezifiziert eine Exception:
Exception ‘ Name ’ kann in Methode ‘ method ’ auftreten Spezifikation statt Behandlung: duck a thrown
exception
Behandlung mit catch
Laufzeitfehler müssen nicht spezifiziert/behandelt werden
Alle anderen Exceptions dagegen schon! (checked exceptions) Beispielcode: CloneCircle.java
javac CloneCircle.java
CloneCircle.java:89: unreported exception java.lang.CloneNotSupportedException;
must be caught or declared to be thrown return super.clone();
ˆ Info B VL 6: Exceptions – p.157
‘RunTimeException’
o class java.lang.RuntimeException
+ class java.lang.ArithmeticException + class java.lang.ArrayStoreException + class java.lang.ClassCastException
+ class java.lang.IllegalArgumentException
class java.lang.IllegalThreadStateException class java.lang.NumberFormatException
+ class java.lang.IllegalMonitorStateException + class java.lang.IllegalStateException
+ class java.lang.IndexOutOfBoundsException
class java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException class java.lang.StringIndexOutOfBoundsException + class java.lang.NegativeArraySizeException
+ class java.lang.NullPointerException
+ class java.lang.SecurityException
Checked Exceptions
Beispiele: CloneNotSupportedException , IOException und Unterklassen
werden von Methoden ausgelöst, RunTimeExceptions vom Laufzeitsystem.
Es macht Sinn, dass verlangt wird, dass alle Fehler ausser RunTimeExceptions vom Programmierer
behandelt werden.
Der Compiler/das Laufzeitsystem können nicht
hellsehen, auf welche Art eine Exception behandelt werden soll.
Beispiel FileNotFoundException : Programm
beenden, andere Datei einlesen, File dieses Namens erzeugen.
Info B VL 6: Exceptions – p.159
Gruppierung von Fehlertypen
Exception-Objekte sind – wie andere Java Objekte – in einer Klassenhierarchie organisiert.
Alle Exceptions sind Instanzen von Throwable .
Ganze Gruppen von Exceptions können gemeinsam behandelt werden, wenn eine entsprechende
Oberklasse verwendet wird.
Wenn mehrere catch -Blöcke den Typ der Exception behandeln, so wird nur der erste (Reihenfolge im
Code) passende ausgeführt.
sequentielle Behandlung von der speziellsten zur allgemeinsten
Achtung: Exception-Handler, die zu allgemein sind,
können Code wieder fehleranfällig machen! Es können
dadurch Exceptions gefangen werden, die nicht
Spezififkation mit ‘throws’
Beispielprogramm: ListOfNumbersDeclared.java throws spezifiziert mögliche Fehler und verschiebt deren Behandlung zu aufrufenden Methoden.
Dies macht Sinn, wenn es übergeordnete Strukturen gibt, bei denen erst klar ist, welche Fehler wie
abgefangen werden sollen.
Es macht wenig Sinn, dass die main -Methode (letzte Methode im Aufrufstack) Fehler spezifiziert und nicht behandelt. Programmbenutzer wird dann mit den
java-Fehlermeldungen konfrontiert.
throws kann nur für Methoden (und Konstruktoren) deklariert werden.
Info B VL 6: Exceptions – p.161
Vererbung und ‘throws’
Es ist nicht erlaubt, einer Methode beim Überschreiben weitere throws -Klauseln hinzuzufügen!
Ansonsten wäre keine Zuweisungskompatibilität mehr gegeben: In allen Methoden, die diese Methode
verwenden, müsste eine Spezifikation bzw.
Behandlung der neu hinzugekommenen Exceptions erfolgen, was durch Casting zur Oberklasse
umgangen werden könnte.
Weglassen eines Teils oder einer kompletten
throws -Klausel ist erlaubt.
Exception Handling (1)
try -- catch -- finally
try-catch-finally ist eine Kontrollstruktur.
try -Block: wird verlassen, sobald eine Exception auftritt
catch -Block: Fehlerbehandlung (es kann mehrere catch -Blöcke geben)
finally -Block: sichert, dass bestimmte Dinge auf jeden Fall ausgeführt werden (wenn vorher kein
System.exit() erfolgt), auch wenn etwas schief geht. Beispiel: Schliessen einer Datei
Info B VL 6: Exceptions – p.163
Exception Handling (2)
try-finally : keine Fehlerbehandlung, sondern
Vermeidung von Redundanz im Code: Anweisungen in finally werden auf jeden Fall ausgeführt (egal ob der try -Block regulär oder wegen Exception
verlassen wird)
try-catch : Fehlerbehandlung
Exception-Objekte haben die Methode
getMessage() , die den Fehlertext der Exception liefert.
Fehlermeldung in catch : mit System.err.println()
sinnvoller als System.out.println() :
Fehler-Strom soll auf Terminal, während der
Beispiel
Beispielcode: ListOfNumbers.java
Drei Möglichkeiten des Programmablaufs:
new FileWriter() geht schief, IOException :
Entering try statement
Caught IOException: OutFile.txt PrintWriter not open
ArrayIndexOutOfBoundsException :
Entering try statement
Caught ArrayIndexOutOfBoundsException: 10 >= 10 Closing PrintWriter
try -Block wird ohne Exception verlassen
Entering try statement Closing PrintWriter
Info B VL 6: Exceptions – p.165
Definition und Auslösen von Excs.
Neue Exception-Klasse als Unterklasse von Exception
throw new Exception() in Methode
Beispiel: IllegalRadiusException.java , Checked-
Circle
Exkurs: UML
UML (“Unified Modeling Language”) ist eine auf
Diagrammen basierende Beschreibungssprache für den objekt-orientierten Entwurf und die
objekt-ortientierte Analyse.
Standardisierte Notation zur Repräsentation von Klassen und ihren Beziehungen
Standardisierung durch: Booch, Jacobson, Rumbaugh (“Die drei Amigos”).
Meta-Modell legt fest, wie diese Sprache benutzt werden soll.
Objekt-orientierter Entwurf meint die Konzeption von Klassenstrukturen und Abhängigkeiten bei der
Systementwicklung.
Vorteile einer standardisierten Sprache:
