Paradigmas da Programação PPROG. Linguagem JAVA. Exceções. (Livro Big Java, Late Objects Capítulo 7) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 1/45

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1 PPROG Paradigmas da Programação Linguagem JAVA Exceções (Livro Big Java, Late Objects Capítulo 7) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 1/45

2 Exceções Conceitos Básicos Sumário Geral Captura e Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Bibliografia Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 2/45

3 Exceções Conceitos Básicos Sumário Geral Captura e Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Bibliografia Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 3/45

4 Conceitos Básicos Evento Excecional Noção Exemplos Causas Sumário Geral Declaração de Classe de Exceção Nativa Definida pelo Programador Mecanismo de Exceções Definição de Exceção Tipos de Exceção Erro Exceção Hierarquia de Classes Erros e Exceções Erros Exceções Tipos de Classes de Exceção Não-Runtime Runtime Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 4/45

5 Conceitos Básicos Evento Excecional 1/5 Noção É um acontecimento Ocorre Tempo de execução do programa // run-time Provocado Por erros de execução do programa Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 5/45

6 Conceitos Básicos Evento Excecional 2/5 Exemplo 1 Abertura de ficheiro inexistente Exemplo de Programa Em Execução Ficheiro inexistente Erro de execução Evento excecional FileNotFoundException Programa termina abruptamente Saída indica Tipo de evento excecional Origem do evento // classe, método e linha Sequência de métodos envolvidos // ordem inversa da invocação Tipo de Evento Excecional Origem do Evento (classe, método e linha) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 6/45

7 Conceitos Básicos Evento Excecional 3/5 Exemplo 2 Índice de array fora dos limites Exemplo de Programa Em Execução Índice fora dos limites Erro de execução Evento excecional ArrayIndexOutOfBoundsException Programa termina abruptamente Saída Tipo de Evento Excecional Origem Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 7/45

8 Conceitos Básicos Eventos Excecionais 4/5 São Indesejados Causas Terminação abrupta do programa Pode provocar perda de trabalho Erros de programação Exemplos Índice de array fora dos limites Divisão por zero Podem ser evitados Circunstâncias externas ao programa Conclusão Exemplos Erros nos dados de entrada fornecidos // Ex: dados inválidos Utilizador Ficheiros // Ex: ficheiro inexistente Rede Limitações físicas do hardware // Ex: disco cheio e memória cheia Erros de dispositivos // Ex: falha na rede e falha na impressora Não podem ser evitados completamente Não é possível evitar completamente... eventos excecionais. Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 8/45

9 Conceitos Básicos Eventos Excecionais 5/5 Solução Java Mecanismo de Exceções Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 9/45

10 Conceitos Básicos Mecanismo de Exceções do Java Objetivo Contribuir para criação de programas fiáveis // i.e., programas robustos Permitindo aos programas em eventos excecionais Evitar terminação abrupta Proceder da seguinte forma Notificar Utilizador SIM Continuar execução normal Execução normal recuperável? NÃO Possibilitar ao utilizador Armazenar trabalho Terminar programa de forma normal Facilita aos Programas Captura e Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Captura de Exceções Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Programa em Execução Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 10/45

11 Conceitos Básicos Exceção É um evento excepcional Definição de Exceção Gerado pela JVM em tempo de execução de um programa Comunicado a esse programa Para indicar ocorrência de erro que provocou interrupção do fluxo de execução normal Através de objetos da Hierarquia de Classes de Erros e Exceções JVM (Java Virtual Machine) Executa programas Java JVM Programa (Em Execução) Exceção (objeto) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 11/45

12 Conceitos Básicos Tipos de Exceção Tipos de Exceção Erro // causado por erro dentro da JVM; Ex: memória cheia Exceção // causado por erro fora da JVM; Ex: divisão por zero Erro Exceção Erro Muito pouco frequente Programa tem muito pouco a fazer Notificar Utilizador Possibilitar ao utilizador Armazenar trabalho Terminar programa de forma normal (libertando recursos usados) Exceção Mais frequente Pode permitir a programa recuperar funcionamento normal Notificar Utilizador Continuar execução normal Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 12/45

13 Conceitos Básicos Classes de Erros Criam objetos para comunicação de erros Pertencem à Hierarquia de Erros Classes de Exceções Criam objetos para comunicação de exceções Pertencem à Hierarquia de Exceções Hierarquia de Classes de Erros e Exceções Classe Throwable Topo das Hierarquias Erros Exceções Object Throwable Superclasse de Erros e Exceções Error Exception Classe Error Superclasse de todas as classes de erros Classe Exception Superclasse de todas as classes de exceções Nativas Próprias // definidas pelo programador Classes de Erros Classes de Exceções Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 13/45

14 Conceitos Básicos Hierarquia de Classes de Erros Nativas Error LinkageError ClassCircularityError ExceptionInInitializerError NoClassDefFoundError UnsatisfiedLinkError VerifyError ClassFormatError UnsupportedClassVersionError ThreadDeath VirtualMachineError InternalError OutOfMemoryError StackOverflowError UnknownError Hierarquia incompleta IncompatibleClassChangeError AbstractMethodError IllegalAccessError InstantiationError NoSuchFieldError NoSuchMethodError Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 14/45

15 Conceitos Básicos Hierarquia de Classes de Exceções Nativas IOException ChangedCharSetException CharacterCodingException CharConversionException ClosedChannelException EOFException FileLockInterruptionException FileNotFoundException IIOException InterruptedIOException MalformedURLException ObjectStreamException ProtocolException RemoteException SocketException SSLException SyncFailedException UnknownHostException UnknownServiceException UnsupportedEncodingException UTFDataFormatException ZipException Exception ClassNotFoundException CloneNotSupportedException IllegalAccessException InstantiationException InterruptedException NoSuchFieldException NoSuchMethodException RuntimeException ArithmeticException ArrayStoreException ClassCastException IllegalMonitorStateException NegativeArraySizeException NullPointerException SecurityException UnsupportedOperationException IllegalStateException IllegalArgumentException IllegalThreadStateException NumberFormatException IndexOutOfBoundsException Hierarquia incompleta ArrayIndexOutOfBoundsException StringIndexOutOfBoundsException Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 15/45

16 Conceitos Básicos Tipos de Classe de Exceção Tipos de Classe de Exceção Runtime ( unchecked ) Não-Runtime ( checked ) Exception Classes de exceções Não-Runtime RuntimeException Classes de exceções Runtime Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 16/45

17 Conceitos Básicos Em geral Causadas por circunstâncias externas ao programa Não são originadas por erros de programação Programa não pode evitar Exemplo Abertura de ficheiro mal sucedida (erro de I/O) FileNotFoundException Têm de ser capturadas e tratadas pelos programas Compilador verifica se o programa captura e trata este tipo de exceção Designadas Exceções checked Exceções Não-Runtime IOException ChangedCharSetException CharacterCodingException CharConversionException ClosedChannelException EOFException FileLockInterruptionException FileNotFoundException IIOException InterruptedIOException MalformedURLException ObjectStreamException ProtocolException RemoteException SocketException SSLException SyncFailedException UnknownHostException UnknownServiceException UnsupportedEncodingException UTFDataFormatException ZipException Exception ClassNotFoundException CloneNotSupportedException IllegalAccessException InstantiationException InterruptedException NoSuchFieldException NoSuchMethodException Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 17/45

18 Conceitos Básicos Em geral Originadas por erros de programação Podem ser evitáveis Exceções de Runtime Exception RuntimeException Exemplos Divisão por zero AritmeticException Índice de array fora dos limites ArrayIndexOutOfBoundsException Casting inválido ClassCastException Não têm de ser capturadas e tratadas pelos programas Compilador não verifica se programa captura e trata este tipo de exceção Razões Designadas Algumas exceções são muito difíceis de determinar pelo programador Código ficaria ilegível Exceções unchecked ArithmeticException ArrayStoreException ClassCastException IllegalMonitorStateException NegativeArraySizeException NullPointerException SecurityException UnsupportedOperationException IllegalStateException IllegalArgumentException IllegalThreadStateException NumberFormatException IndexOutOfBoundsException ArrayIndexOutOfBoundsException StringIndexOutOfBoundsException Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 18/45

19 Conceitos Básicos Declaração de Classe de Exceção Nativa Classes de exceção São muito simples Possuem apenas construtores Em geral, 2 Sem parâmetros Com parâmetro tipo String // permite enviar informação da exceção Invocam construtores da superclasse Exemplos de classes de exceção nativas public class ArithmeticException extends RuntimeException { public ArithmeticException() { super(); } } public ArithmeticException( String s ) { super(s); } public class ArrayIndexOutOfBoundsException extends IndexOutOfBoundsException { public ArrayIndexOutOfBoundsException() { super(); } public ArrayIndexOutOfBoundsException( String s ) { super(s); } } public ArrayIndexOutOfBoundsException( int index ) { super("array index out of range: " + index); } Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 19/45

20 Conceitos Básicos Interesse Quando as classes de exceções nativas não servem Requisito Classe pertencer à Hierarquia de Exceções Tipo de Exceção Runtime (unchecked) Subclasse de classes Runtime Exemplo Declaração de Classe de Exceção Própria Classes de exceções Não-Runtime Exception RuntimeException Classes de exceções Runtime Não-Runtime (checked) Subclasse da classe Exception Subclasse de qualquer classe de exceções Não-Runtime Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 20/45

21 Exceções Conceitos Básicos Sumário Geral Captura e Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Bibliografia Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 21/45

22 Captura e Tratamento Introdução Sumário Geral Cláusulas try catch finally Estrutura Geral de Código Captura e Tratamento Exemplos Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 22/45

23 Captura e Tratamento Mecanismo de Exceções permite a Programa Introdução 1. Capturar exceções 2. Fazer tratamento adequado dessas exceções Correcção, se possível JVM Exceção 3. Recuperar execução normal Captura da Exceção Exemplo Permite a programa que executa divisão por zero Tratamento da Exceção Programa em Execução Corrigir resultado dessa operação Continuar execução normal de seguida Programação Requer conhecimentos sobre: Hierarquia de Classes de Exceções // define objetos de exceções a capturar Cláusulas de captura e tratamento Estrutura geral do código de captura e tratamento Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 23/45

24 Captura e Tratamento try {... } Define Bloco de código susceptível de gerar erros de execução Cláusulas de Captura e Tratamento Scanner ler = new Scanner(System.in;) try { int x = Integer.parseInt( ler.next() ); } catch ( NumberFormatException e ) { System.out.println( e.getmessage() ); Retorna informação sobre a exceção capturada (guardada em e) catch(tipo_de_exceção parâmetro){... } Define } // alternativa: System.out.println( e ); Tipo de exceção a capturar // classe de exceções Parâmetro recebe a exceção capturada // parâmetro = objeto exceção Bloco de código para tratar esse tipo de exceção capturado // chamado handler da exceção finally {... } Opcional Complementa try Usado sempre que try seja executado Independentemente da ocorrência de exceção em try Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 24/45

25 Estrutura Geral do Código de Captura e Tratamento Captura e Tratamento Um bloco try, múltiplos catch e, opcionalmente, um finally // por esta ordem try { // código susceptível de gerar erros de execução 1 try } catch ( Tipo_exceção_1 parâmetro ) { // código para tratar qualquer Tipo_exceção1 ou subtipo }... } catch ( Tipo_exceção_N parâmetro ) { // código para tratar qualquer Tipo_exceçãoN ou subtipo } finally { Múltiplos catch Para diferenciar tratamentos Exceção ocorrida em try é capturada pelo primeiro bloco catch do seu tipo ou de uma sua superclasse Primeiros mais específicos Últimos mais genéricos Tipo Exception captura tudo (deve ser o último) } // código executado quando try é usado 1 finally Opcional Torna programa legível Separa claramente código de exceções do código principal Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 25/45

26 Captura e Tratamento Leitura de dados do utilizador simples e mensagem de erro com informação não enviada pela exceção Programa Fonte: Exemplo 1 Tipo Exception captura qualquer exceção Programa em execução Saída: Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 26/45

27 Captura e Tratamento Leitura de dados do utilizador simples e mensagem de erro com informação enviada pela exceção Programa Fonte: Exemplo 2 Programa em execução Saída: mensagem de erro veiculada pela exceção capturada Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 27/45

28 Exemplo 3 1/2 Captura e Tratamento Diferentes Tratamentos das Exceções: ler dados do utilizador (corrigível) e ler ficheiro (não corrigível) FileNotFoundException é não-runtime obrigatório tratamento local ou lançamento Saída no slide seguinte Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 28/45

29 Exemplo 3 2/2 Captura e Tratamento Diferentes Tratamentos das Exceções: ler dados do utilizador (corrigível) e ler ficheiro (não corrigível) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 29/45

30 Captura e Tratamento Captura e tratamentos em métodos não principais (main) Exemplo 4 FileNotFoundException é não-runtime obrigatório tratamento local ou lançamento Exemplo do Lançamento na próxima secção Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 30/45

31 Exceções Conceitos Básicos Sumário Geral Captura e Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Bibliografia Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 31/45

32 Lançamento Introdução Sumário Geral Tipos de Exceções (Perspetiva do Lançamento) Implícitas Explícitas Interesse Código Instrução throw Cláusula throws Procura de Tratamento de Exceção Relançamento de Exceções Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 32/45

33 Lançamento Mecanismo de Exceções permite a programa Introdução Captura e Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Captura de Exceções Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Programa em Execução Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 33/45

34 Lançamento Na Perspetiva do Lançamento Exceções Implícitas Exceções Explícitas Tipos de Exceção Exceções Implícitas Lançadas automaticamente pela JVM Consideradas assíncronas Exceções Explícitas Lançadas por código definido pelo programador Consideradas programadas JVM Exceção Implícita (assíncrona) Exceção explícita (programada) Captura da Exceção Tratamento da Exceção Programa em Execução Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 34/45

35 Lançamento Interesse do Lançamento Permitir a programa provocar eventos de exceção próprios ("erros próprios") Para alertar explicitamente programa para erro de execução Exemplo da Classe Circulo Constrói objetos diferentes dos pretendidos quando dados fornecidos são inválidos Criado circulo de raio 1 quando raio fornecido é nulo ou negativo Solução indesejável (círculos diferentes dos pedidos) Solução desejável Impedir construção de círculos nessas circunstâncias Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 35/45

36 Lançamento Instrução throw Código Cláusula throws Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 36/45

37 Lançamento Instrução throw Interesse Lançar explicitamente exceção dentro de método // qualquer tipo de exceção 1/4 Sintaxe throw instância de uma classe de exceções; Exemplo define informação sobre a exceção Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 37/45

38 Lançamento Uso Distinguir os dois tipos de exceções Runtime (unchecked) Não-Runtime (checked) Instrução throw 2/4 Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 38/45

39 Lançamento Instrução throw Método que lança explicitamente uma exceção checked Obrigado a escolher entre: Tratar localmente essa exceção 3/4 Declarar explicitamente no cabeçalho (cláusula throws) que pode lançar essa exceção Alerta claramente método invocador para capturar e tratar a exceção Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 39/45

40 Lançamento Instrução throw Método que lança explicitamente uma exceção unchecked Não é obrigado a: Tratar localmente essa exceção Declarar explicitamente no cabeçalho (cláusula throws) que pode lançar essa exceção 4/4 Exemplo: método setraio Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 40/45

41 Lançamento Usada Cabeçalho de método Cláusula throws Sintaxe... nomemetodo(lista_parâmetros) throws exceção_1,..., exceção_n {... } Declara Método susceptível de lançar, pelo menos, uma exceção Declarar apenas Lançamento pode ser Explícito // através da instrução throw Implícito // através de erro de execução Exceções checked e não tratadas localmente // unchecked não é obrigatório tratar Exemplos public void push(e elem) throws StackFullException, InvalidTypeException {... } public void pop() throws EmptyStackException { if (this.empty) throw new EmptyStackException(); // constrói exceção e depois lança-a else numelem --; } Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 41/45

42 Lançamento Procura de Tratamento de uma Exceção (Catch) Procura de catch (handler) após ocorrência de uma situação de exceção num método: 1. Método lança (implicita/ou explicita/) objeto exceção contendo informação sobre essa exceção. 2. Objeto exceção é passado à JVM. 3. JVM inicia a procura de um catch capaz de lidar com essa exceção: Seguindo a ordem inversa da invocação dos métodos que originaram a exceção, desde o ponto da ocorrência até encontrar um catch ou o método main Usada a Stack de Execução 5. Se catch for encontrado (i.e., se a exceção for capturada) Exceção é tratada Senão Programa termina com um erro de execução invoca... main (String[ ] args) {... m1(); Tratamento Exceção } catch() {... }... m1() {... m2(); }... m2() { // lançada exceção } Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 42/45... Tratamento Exceção catch() {... } Tratamento Exceção catch() {... } Procura catch apropriado Exceção não tratada Terminação abrupta do programa

43 Lançamento Catch pode: Lançar nova exceção Relançar exceção capturada Relançamento de Exceções Exemplo try { // codigo onde ocorre exceção } catch (tipoexceção e) {... throw e; } // relança exceção recebida pelo parâmetro e Interesse Quando o catch apenas pode realizar o tratamento parcial da exceção Tratamento restante tem de ser efectuado fora do método que capturou a exceção Muito vulgar Em objetos gráficos Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 43/45

44 Exceções Conceitos Básicos Sumário Geral Captura e Tratamento de Exceções Lançamento de Exceções Bibliografia Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 44/45

45 Exceções Bibliografia Livros JAVA5 e Programação por Objetos Fernando Mário Martins FCA (2006) Core Java Volume I Fundamentals Cay S. Horstmann and Gary Cornell Sun Microsystems Press (2008) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2015/16) 45/45