Programmiertechnik Ausnahmen

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Programmiertechnik Ausnahmen

Prof. Dr. Oliver Haase

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Motivation

public class Excep1 {

public void doYourJob() {

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

System.out.print("a: ");

int a = scanner.nextInt();

System.out.print("b: ");

int b = scanner.nextInt();

System.out.println("a / b = " + a/b);

}

public static void main(String[] args) { Excep1 instance = new Excep1();

instance.doYourJob();

System.out.println("Job done.");

} }

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Motivation

java Excep1 a: 15

b: 3

a / b = 5 Job done.

Konsole

 Anwendungsbeispiel 1:

b: 0

java.lang.ArithmeticException: / by zero at Excep1.doYourJob(Excep1.java:7)

Konsole

 Anwendungsbeispiel 2:

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Motivation

 Unter bestimmten Umständen kann das Programm nicht

ordnungsgemäß beendet werden, sondern liefert einen Fehler und bricht ab.

 Es gibt eine Vielzahl möglicher Fehlerquellen:

 arithmetische Operationen (Division durch 0, …)

 Zugriff auf Datei, die nicht existiert

 Schreibzugriff auf schreibgeschützte Datei

 Festplattenschaden

 Programm lädt Daten aus dem Internet herunter, Kommunikationsverbindung bricht ab.

 …

 Diese Vorlesung handelt davon, wie man in Java-Programmen mit solchen Fehlersituationen umgeht.

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Fehlerbehandlungsmethoden

 Moderne Programmiersprachen, wie z.B. C++ und Java, verwenden Ausnahmen (exceptions) für die Fehlerbehandlung.

 In älteren Programmiersprachen (z.B. in C) verwendet man die Funktionsrückgabewerte, um fehlerhafte Funktionsausführung anzuzeigen  integrierte Fehlerbehandlung

 Das Fehlschlagen einer Funktion wird dabei üblicherweise durch einen negativen Rückgabewert angezeigt.

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integrierte Fehlerbehandlung

public int doYourJob() {

if ( b == 0 ) return -1;

System.out.println("a / b = " + a/b);

return 0;

 C-Stil Fehlerbehandlung in Java:

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integrierte Fehlerbehandlung

public static void main(String[] args) { int ret;

Excep2 instance = new Excep2();

if ( ( ret = instance.doYourJob() ) < 0 ) System.out.println("Fehlercode: " + ret);

else

} }

b: 0

Fehlercode: -1

Konsole

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Diskussion

 Integrierte Fehlerbehandlung hat mehrere Nachteile:

 verschiedene Fehlerwerte für verschiedene Funktionen, manchmal bedeutet 0 Fehler, manchmal -1, manchmal jeder negative Wert…

 Aufrufer muss wissen, welchen Wert Funktion im Fehlerfall liefert

 Fehler sollten die Ausnahme sein  unnatürlich, den Rückgabewert einer Funktion dem Fehlerfall zu widmen

 Fehlerbehandlung integriert in "regulären" Code  schwer lesbar

 Wenn Funktion tatsächlich einen Wert liefern soll, muss entweder dieser Wert oder der Fehlercode innerhalb eines

Referenztypparameters zurückgegeben werden.

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Fehlercode als Referenzparameter

 Beispiel: Angenommen, die Methode doYourJob druckt das Ergebnis der Divsion a/b nicht aus, sondern liefert es als Ergebniswert zurück:

public int doYourJob(int[] error) {

if ( b == 0 ) { error[0] = -1;

return -1;

}

error[0] = 0;

return a/b;

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integrierte Fehlerbehandlung

public static void main(String[] args) { Excep3 instance = new Excep3();

int[] error = new int[1];

int ret = instance.doYourJob(error);

if ( error[0] == -1 )

System.out.println("Fehlercode: " + error[0]);

else {

System.out.println("a / b = " + ret);

} } }

 Alternative: Statt ein Feld zu verwenden könnte man eine Klasse definieren, die eine int-Komponente für den Errorcode enthält.

 Fazit: Funktioniert, aber mühsam, unnatürlich und fehleranfällig…

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Ausnahmen/Exceptions

 Trennung von regulärem Code und Fehlerbehandlung.

 Wenn Ausnahmesituaton eintritt – z.B. Division durch 0 – wird ein Exception-Objekt erzeugt und mit Informationen zur Fehlerursache und zum Ort des Auftretens initialisiert.

 Diese Informationen können über geeignete Instanzmethoden abgerufen werden.

 Exceptions werden nicht als reguläre Methodenrückgabewerte

propagiert, sondern über einen speziellen Exception-Mechanismus.

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Ausnahmen/Exceptions

 In Java ist jedes Exception-Objekt eine Instanz der Klasse java.lang.Exception, oder einer Subklasse davon.

 Die Fehlerursache kann mit der Instanzmethode

public String getMessage() abgerufen werden.

 Der Ort des Auftretens kann mit der Instanzmethode

public String printStackTrace() abgerufen werden.

java Excep1 a = 15

b = 0

java.lang.ArithmeticException: / by zero at Excep1.doYourJob(Excep1.java:10)

Konsole

Exception-Klasse

getMessage()

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Abfangen von Exceptions

 Wenn eine Ausnahmesituation auftritt, wird eine Exception (Ausnahme) geworfen ("to throw an exception").

 Exceptions können im Programm abgefangen werden ("to catch an exception"), um

 Abstürze zu vermeiden

 geeignete Fehlerbehandlung durchzuführen, etwa

 Meldung ausgeben (z.B. in einem geeigneten Fenster)

 Aufräumen bevor das Programm ordentlich terminiert wird.

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Abfangen von Exceptions

 In Java geschieht dies durch eine Kombination von try und catch Anweisungen:

 Anweisungen, die fehlschlagen können, werden mit try eingeklammert;

 Die Fehlerbehandlung folgt in 1 oder mehreren catch-Blöcken.

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Abfangen von Exceptions

 Beispiel:

public void doYourJob() {

try {

System.out.println("a/b = " + a/b);

} catch(ArithmeticException e) {

System.out.println("Wir haben da ein Problem: "

+ e.getMessage());

System.out.println(

"Das haetten Sie nicht tun sollen...");

}}

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Abfangen von Exceptions

b: 0Wir haben da ein Problem: / by zero Das haetten Sie nicht tun sollen...

Konsole

 Beachte: Das Programm terminiert nicht mehr automatisch, nachdem die Exception geworfen wurde!

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

 Berechnung des arithmetischen Mittelwerts einer Menge ganzer Zahlen.

 Die Zahlen stehen in einer Datei vals.txt, und zwar genau eine Zahl pro Zeile, gefolgt von einem Zeilenumbruch.

 Beispiel:

24 10

Inhalt der Datei vals.txt

(Mittelwert: 1.75)

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

 Die Lösung in Java benötigt 2 Klassen aus dem Paket java.io, nämlich FileReader und BufferedReader.

 Eine Instanz der Klasse FileReader repräsentiert eine zum Lesen geöffnete Datei. Mit Hilfe der folgenden Zeile wird ein Objekt f vom Typ FileReader erzeugt, das Daten aus der Datei vals.txt

lesen kann:

FileReader f = new FileReader("vals.txt");

 Beachte: Mit einem FileReader-Objekt kann man eine Datei nur zeichenweise einlesen.

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

 Instanzen der Klasse BufferedReader erlauben, Dateien

zeilenweise einzulesen. Die folgende Anweisung erzeugt ein solches Objekt unter Verwendung des zuvor erzeugten FileReader-

Objekts:

BufferedReader b = new BufferedReader(f);

 Beide Anweisungen können zusammengefasst werden:

BufferedReader b =

new BufferedReader(new FileReader("vals.txt"));

 Damit sieht der 1. Lösungsversuch wie folgt aus:

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

import java.io.*;

public class Mittelwert {

private static int anzahl = 0;

public static int parse(String s) { anzahl++;

return Integer.parseInt(s);

}

Fortsetzung auf nächster Folie…

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

public static void main(String[] args) {

System.out.print("Dateiname: ");

String fileName = scanner.next();

BufferedReader datei =

new BufferedReader(new FileReader(fileName));

double mittel = 0.0;

String line = datei.readLine();

while ( line != null ) { mittel += parse(line);

line = datei.readLine();

}

mittel /= anzahl;

System.out.println("Mittelwert: " + mittel);

}

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

 Aber: Der Versuch, die Klasse zu übersetzen

(javac Mittelwert.java) liefert folgende Fehlermeldung:

Mittelwert.java:16: unreported exception

java.io.FileNotFoundException; must be caught or declared to be thrown

^

java.io.IOException; must be caught or declared to be thrown

^

java.io.IOException; must be caught or declared to be thrown

Konsole

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

public static void main(String[] args) {

System.out.print("Dateiname: ");

String fileName = scanner.next();

BufferedReader datei =

}

FileNotFoundException möglich

IOException möglich

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

 Mögliche Lösung: throws-Klausel im Kopf der main-Methode:

import java.io.*;

import java.util.Scanner;

public class Mittelwert2 {

private static int anzahl = 0;

public static int parse(String s) { …

} public static void main(String[] args)

throws FileNotFoundException, IOException { ...

}}

 Effekt: Reicht die Exception durch zur aufrufenden Methode, in

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

java Mittelwert2 Datei: bals.txt

Exception in thread "main" java.io.FileNotFoundException:

bals.txt (Das System kann die angegebene Datei nicht finden)

at java.io.FileInputStream.open(Native Method) at java.io.FileInputStream.<init>(Unknown Source) at java.io.FileInputStream.<init>(Unknown Source) at java.io.FileReader.<init>(Unknown Source)

at Mittelwert.main(Mittelwert2.java:16) Konsole

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

 Alternative Lösung: Exceptions abfangen:

public static void main(String[] args) { BufferedReader datei = null;

boolean success;

do {

System.out.println("Dateiname: ");

String fileName = scanner.next("Dateiname: ");

System.out.println("Datei: " + fileName);

try {

datei =

success = true;

}

catch ( FileNotFoundException e ) { success = false;

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Beispiel – Daten aus Datei lesen

try {

}

} catch ( IOException e ) {

System.out.println("Fehler beim Einlesen");

System.exit(0);

}}

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Programmiertechnik Ausnahmen