Výjimky

Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo

Vtip

09 NPE

Výjimky

  • Výjimky jsou mechanizmem umožňujícím reagovat na nestandardní (tj. chybové) běhové chování programu, které může mít různé příčiny:

    • chyba okolí: uživatele, systému

    • vnitřní chyba programu: tedy programátora.

  • Proč výjimky?

    • Mechanizmus, jak psát robustní, spolehlivé programy odolné proti chybám "okolí" i chybám v samotném programu.

Výjimky v Javě fungují podobně jako v dalších objektových jazycích (C++, Python).

Vytvoření výjimky

  • Výjimka, Exception je objektem třídy (nebo podtřídy) java.lang.Exception.

  • Existují 2 základní konstruktory:

ConstructorDescription

NullPointerException​()

Constructs a NullPointerException with no detail message.

NullPointerException​(String s)

Constructs a NullPointerException with the specified detail message.

Preferujeme konstruktor se zprávou.

Vyhození výjimky

Objekt výjimky je vyhozen:

  1. automaticky běhovým systémem Javy, nastane-li nějaká běhová chyba — např. dělení nulou

  2. samotným programem použitím klíčového slova throw, zdetekuje-li nějaký chybový stav, na nějž je třeba reagovat

    • např. do metody je předán špatný argument

if (x <= 0) {
  throw new IllegalArgumentException("x was expected to be positive");
}

Co se stane s vyhozenou výjimkou?

Vyhozený objekt výjimky je buďto:

  1. Zachycen v rámci metody, kde výjimka vznikla (v bloku catch).

  2. Výjimka propadne do nadřazené (volající) metody, kde je buďto v bloku catch zachycena nebo opět propadne atd.

    • Výjimka tedy "putuje programem" tak dlouho, než je zachycena.

    • Pokud není nikde zachycena, program skončí s hlášením o výjimce.

Jak reagovat na výjimku

  • Jestli výjimku nezachytíme, způsobí pád programu.

  • Proto existuje mechanismus try-catch bloku, který umožňuje reagovat na vyhození výjimky.

    try

    blok vymezující místo, kde může výjimka vzniknout

    catch

    blok, který se vykoná, nastane-li výjimka odpovídajícího typu

Try & catch

09 try catch

Příklad zachycení výjimky I

  • Blok catch výjimku zachytí.

  • Vyhození výjimky programátorem, výjimka je zachycena v catch bloku:

try {
  throw new NullPointerException();
} catch(NullPointerException e) {
   System.out.println("NPE was thrown and I caught it");
}

Příklad zachycení výjimky II

  • Vyhození výjimky chybou programu (a její zachytění):

int[] array = new int[] { 16, 25 };
try {
   int x = array[2];
} catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
   System.err.println("Only index 0 or 1 can be used");
}

Try a catch pod lupou

  • Jak funguje try blok?

    • vykonává se příkaz za příkazen

    • jestli dojde k vyhození výjimky, další kód v try se přeskočí a kontroluje se catch blok

    • jestli nedojde k vyhození výjimky, kód se vykoná a bloky s catch se ignorují

  • Jak funguje catch blok?

    • syntax je catch(ExceptionType variableName) { …​ }

    • jestli se typ výjimky zhoduje anebo je nadtřídou, vykoná se kód catch bloku

    • jestli se typ výjimky nezhoduje, výjimka není zachycena

    • catch bloků může být víc, pak se prochází postupně

    • vždy se vykoná maximálně jeden catch blok

Příklad více catch bloky

try {
   String s = null;
   s.toString(); // NPE exception is thrown
   s = "This will be skipped";
} catch(IllegalArgumentException iae) {
   System.err.println("This will not be called");
} catch(NullPointerException npe) {
   System.err.println("THIS WILL BE CALLED");
} catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
   System.err.println("This entire block will be skipped");
}

Proměnná v catch

  • Catch blok kromě typu výjimky obsahuje i proměnnou, která se dá použít v rámci bloku:

try {
   new Long("xyz");
} catch (NumberFormatException e) {
   System.err.println(e.getMessage());
}

Sloučení catch bloků

try {
   Person p = new Person(null);
} catch(NullPointerException e) {
   System.err.println("Invalid name.");
} catch(IllegalArgumentException e) {
   System.err.println("Invalid name.");
}

Operátor | sloučí stejné catch bloky:

try { ... }
  catch(NullPointerException | IllegalArgumentException e) {
   System.err.println("Invalid name.");
}

Reakce na výjimku — možnosti

Jak můžeme na vyhozenou výjimku reagovat?

Napravit příčiny vzniku chybového stavu

  • opakovat akci (např. znovu nechat načíst vstup)

  • poskytnout náhradu za chybný vstup (např. implicitní hodnotu)

Operaci neprovést

  • sdělit chybu výše tím, že výjimku propustíme z metody (propadne z ní)

Oracle Java Tutorials: Lesson: Handling Errors with Exceptions

Kaskády bloků catch

  • Pokud catch řetězíme, musíme respektovat, že výjimka bude zachycena nejbližším příhodným catch.

  • Překladač si ohlídá, že kód neobsahuje nedosažitelné catch-bloky, např:

try {
  ...
} catch (Exception e) {
  ...
} catch (IllegalArgumentException e) {
  // won't compile, unreachable code
}
Výjimka z podtřídy (speciálnější) musí být zachycována dříve než výjimka obecnější.

Výjimky — jak ne I

try {
  ...
} catch ( Exception e ) {
  ...
}

Problém: Zachytávame všechny výjimky, některé výjimky ale vždy chceme propouštět.

Řešení: Použít v catch speciálnější typ třídy.

Výjimky — jak ne II

try {
  ...
} catch ( NullPointerException e ) {
}

Problém: Prázdny catch blok — nedozvíme se, že výjimka byla vyhozena.

Řešení: Logovat, vypsat na chybový výstup nebo použít e.printStackTrace();

Výjimky — jak ne III

try {
  throw new NoSuchMethodException();
} catch ( NoSuchMethodException e ) {
  throw e;
}

Problém: Kód zachytí a následně vyhodí stejnou výjimku.

Řešení: Blok catch smazat — je zbytečný.

Repl.it demo k výjimkám - základy