Pontifícia Universidade Católica de São Paulo Departamento de Ciência da Computação

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1 Pontifícia Universidade Católica de São Paulo Departamento de Ciência da Computação LP: Laboratório de Programação Apontamento 14 Prof. ISVega Maio de 2004 Mecanismo de Exceções em Java CONTEÚDO 14.1Erros, Faltas e Falhas Tratamento de Exceções em Java Hierarquia de Exceções Lançamento e Captura de Exceções Exercícios Objetivos Mostrar o mecanismo de exceções do ambiente Java Erros, Faltas e Falhas Erros Erros introduzem faltas nos programas que, ao serem executadas, provocam falhas de execução. Erros podem e devem ser corrigidos. Exemplo 14.1 Situações comuns de erros que geram faltas: Divisão por zero. Acesso a um array utilizando-se um índice inválido. Tentativa de usar uma referência null. 1

2 Exceções Uma exceção é um sinal indicando uma situação excepcional, provocada por um fator externo ao programa. A ocorrência deste problema deve ser tratada por um trecho de programa que varia em natureza e quantidade de software para software. Exemplo 14.2 Situações comuns que geram exceções (Figura 14.1): Tentativa de abrir um arquivo inexistente. Esgotamento de memória. Figura 14.1: Situações de erro exigem tratamento. Exceções são problemas causados por uma fonte externa ao programa. Quando uma falha acontece devido a esta fonte externa, a instrução faltosa gera uma exceção (throw an exception). Estes eventos podem ocorrer a qualquer momento, e o seu efeito é o de interromper a execução, caso a aplicação não tenha sido preparada para tratá-los (Figura 14.2). Figura 14.2: A execução de uma instrução faltora provoca a ocorrência de uma falha, gerando uma exceção. Três grandes estratégias podem ser aplica- Estratégias de Tratamento de Exceções das para lidar com exceções: 1. Ignorar todas, considerando apenas as mais importantes. O código fica mais claro, mas o programa irá se comportar de forma incorreta diante de uma situação inesperada. 2. Tratar cada possibilidade juntamente com a lógica principal. O código fica obscuro, mas o seu funcionamento é melhor. Nem todas as situções são previstas. Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-2

3 3. Programar a lógica normal, separada do tratamento da exceção. O texto que trata a exceção está localizado na região onde a exceção pode ocorrer. A vantagem deste enfoque é a proximidade entre a região de ocorrência da exceção e a região onde ela é tratada. Exemplo 14.3 A Figura 14.3-a mostra o mapa de execução de um modelo de aplicação capaz de tratar exceções segundo esta última estratégia. Dois cenários de execução são apresentados: Figura 14.3-b: um cenário normal de execução. Neste caso, não ocorre falha no ponto a. Figura 14.3-c: um cenário snormal de execução. Neste caso, ocorre falha no ponto a, provocando um desvio para o trecho de rota que trata a falha. [ Exceção ] a [ Exceção ] a [ Exceção ] a tratamento tratamento tratamento (a) (b) (c) Figura 14.3: (a) Um mapa de execução com tratamento de exceção, (b) um cenário normal de execução, (c) e outro anormal Tratamento de Exceções em Java Blocos try Uma exceção que ocorre em um bloco try é normalmente tratada por um código especificado no bloco catch imediato: Padrão de tratamento de exceções em Java try { // lógica "normal" (ignorando quaisquer exceções" catch( <Tipo da Exceção> exceção ) { // tratamento da exceção Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-3

4 Exemplo 14.4 Considere o mapa de execução de uma aplicação que solicita um número para o usuário, mostrado na Figura 14.4(a). main() main() main() dado obterstring() numero converterint( dado ) dado obterstring() numero converterint( dado ) dado obterstring() numero converterint( dado ) mostrar( numero ) exit( 0 ) (a) mostrar( numero ) exit( 0 ) (b) (c) Figura 14.4: Um mapa de execução (a) para conversão de texto em número, um cenário normal (b) e outro anormal (c) de execução. Supondo que o valor do dado de entrada corresponda a 2, este mapa é percorrido do início ao fim sem a ocorrência de erros. Este cenário normal pode ser visualizado como na Figura 14.4(b). Entretanto, se 2.5 for usado como valor do dado de entrada, um cenário anormal é observado pela ocorrência de uma exceção, como mostrado na Figura 14.4(c). Este mapa pode ser implementado da seguinte forma em Java: Exemplo de um programa com falta import javax.swing.joptionpane; public class Aplicacao { public static void main( String[] args ) { String dado = JOptionPane.showInputDialog( "Digite um numero:" ); int numero = Integer.parseInt( dado ); // <- falta System.out.println( numero ); System.exit( 0 ); A ocorrência da exceção é conseqüência de uma falha de execução. Tais exceções podem ser tratadas por programação Figura Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-4

5 main() dado obterstring() [ Exceção ] numero converterint( dado ) mostrar ( Dado não numérico ) mostrar( numero ) exit( 0 ) Figura 14.5: Mapa que mostra o tratamento da exceção. main() main() dado obterstring() dado obterstring() [ Exceção ] numero converterint( dado ) [ Exceção ] numero converterint( dado ) mostrar ( Dado não numérico ) mostrar( numero ) exit( 0 ) mostrar ( Dado não numérico ) mostrar( numero ) exit( 0 ) (a) (b) Figura 14.6: Um mapa de execução para conversão de texto em número, um cenário com tratamento da exceção (a) e outro normal (b) de execução. Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-5

6 Em Java, pode-se tratar a exceção provocada pela falha de execução por um bloco try: Exemplo de um programa com falta e tratamento de exceção import javax.swing.joptionpane; public class Aplicacao { public static void main( String[] args ) { String dado = JOptionPane.showInputDialog( "Digite um numero:" ); int numero = -1; try { numero = Integer.parseInt( dado ); catch( NumberFormatException ref ) { JOptionPane.showMessageDialog( null, "Voce deve digitar um numero", "Formato de numero invalido", JOptionPane.ERROR_MESSAGE ); System.out.println( numero ); System.exit( 0 ); Hierarquia de Exceções A tecnologia Java classifica os eventos gerados pelas falhas de execução em erros e exceções. Estas, por sua vez, podem ser exceções pré-definidas ou definidas pelo usuário (Figura 14.7). Throwable Error Exception RuntimeException Usuário Figura 14.7: Classificação de eventos gerados por falhas (diagrama de classes UML). Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-6

7 Throwable unifica as noções de erros e exceções. Error - não deve ser tratado; deve ser corrigido. Exception pode ser tratado. RuntimeException recebem um tratamento padrão do ambiente de execução Java. Usuário para tratamento especificado pelo usuário. Dos diversos erros e exceções definidos pela tecnologia Java, as seguintes são as mais comuns: IOException um problema de comunicação externa. FileNotFoundException arquivo inexistente EOFException tentativa de leitura após o término do arquivo NullPointerException tentativa de usar um contexto null (RuntimeException). NumberFormatException tentativa converter um String não-numérico em número (RuntimeException). OutOfMemoryError programa que esgotou toda a memória disponível (Error). IllegalArgumentException argumentos ilegais na execução de um método Lançamento e Captura de Exceções Lançamento de Exceções O lançamento de uma exceção é feito quando se cria um objeto de uma classe Throwable, passando-a para o mecanismo throw. Exceções podem ser lançadas apenas durante a execução de um método, desde que haja uma indicação de quais classes de exceções ele poderá lançar. Exemplo 14.5 Considere o tanque representado pelo esquema da Figura capacidade conteúdo delta Tanque Figura 14.8: Esquema de um tanque de água. Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-7

8 Em Java, o tanque pode ser descrito da seguinte forma: lab/tanque/tanque public class Tanque { public int capacidade = 5000; // litros public int conteudo; // do tanque Tanque: métodos O método de construção de tanques vazios é imediato: Tanque: métodos // Construtor de tanques vazios: public Tanque() { conteudo = 0; Entretanto, pode-se construir um tanque a partir de uma determinada quantidade inicial de água. Neste caso, duas situações deverão ser tratadas no modelo computacional do tanque: quantidade inicial contendo um valor negativo, a qual deverá ser rejeitada, impedindo-se a construção do respectivo tanque. quantidade inicial superando a capacidade do tanque, que também deverá ser rejeitada, impedindo-se a construção do respectivo tanque. Para impedir que um objeto da classe Tanque seja criado, lança-se uma exceção apropriada: Tanque: métodos + public Tanque( int inicial ) throws TanqueTransbordouException, IllegalArgumentException { if( inicial < 0 ) { throw new IllegalArgumentException(); int delta = inicial - capacidade; if( delta > 0 ) { throw new TanqueTransbordouException( this, delta ); conteudo = inicial; Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-8

9 Este construtor faz uso de duas classes de exceção: IllegalArgumentException indicando que a quantidade inicial é ilegal. Esta classe é oferecida pela bibliteca de classes do ambiente Java. TanqueTransbordouException criada para este programa, indicando que o tanque contém excesso de água. É um exemplo de exceção do usuário. A codificação da classe TanqueTransbordouException segue o roteiro estabelecido pela tecnologia Java: lab/tanque/tanquetransbordouexception.java public class TanqueTransbordouException extends Exception { public Tanque tanquetransbordado; public int excesso; public TanqueTransbordouException( super(); tanquetransbordado = novo; excesso = quantidade; Tanque novo, int quantidade ) { O método para inserir uma determinada quantidade de água no tanque pode ser descrito da seguinte forma: Tanque: métodos + public void acrescentar( int quantidade ) throws TanqueTransbordouException, IllegalArgumentException { // 1: verificação de argumento if ( quantidade < 0 ) { throw new IllegalArgumentException(); // 2: verificação de transbordamento int delta = ( quantidade + conteudo ) - capacidade; if ( delta > 0 ) { throw new TanqueTransbordouException( this, delta ); // 3: confirmação de conteúdo conteudo += quantidade; Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-9

10 As duas primeiras verificações podem lançar exceções: uma devido a um valor negativo, outra devido ao transbordamento do tanque de água. Caso nenhuma exceção seja lançada, o conteúdo do tanque é alterado de acordo com a quantidade de água informada. A retirada de água segue um padrão similar, devendo-se considerar, no entanto, a possibilidade de retirada além do conteúdo atual do tanque: Tanque: métodos + public void retirar( int quantidade ) throws TanqueInsuficienteException, IllegalArgumentException { // 1: verificação de argumento if ( quantidade < 0) { throw new IllegalArgumentException(); // 2: verificação de falta int delta = quantidade - conteudo; if( delta > 0 ) { throw new TanqueInsuficienteException( this, delta ); // 3: confirmação de conteúdo conteudo -= quantidade; Observa-se a utilização de uma nova classe de exceção: TanqueInsuficienteException. Esta classe segue o formato padrão sugerido pela tecnologia Java: lab/tanque/tanqueinsuficienteexception.java public class TanqueInsuficienteException extends Exception { public Tanque tanqueinsuficiente; public int falta; public TanqueInsuficienteException( Tanque novo, int quantidade ) { super(); tanqueinsuficiente = novo; falta = quantidade; Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-10

11 Captura de Exceções As exceções lançadas durante a execução das instruções de um método podem ser capturadas pelo próprio programa, ou, em último caso, pelo ambiente de execução da tecnologia Java. A captura de uma exceção lançada é feita com o uso do mecanismo try-catch. No bloco try, inserem-se os métodos que, ao serem executados, podem lançar exceções. Caso alguma for lançada, a sua captura se dará em algum catch indicado junto ao mecanismo try. Exemplo 14.6 No caso do tanque, o mecanismo de captura de exceções poderia ser utilizado da seguinte forma: lab/tanque/cenario.java public class Controlador { public Tanque t1; public void criartanque() { t1 = new Tanque(); public void aumentar() { try { System.out.println( "Conteudo = " + t1.conteudo ); t1.acrescentar( 4000 ); System.out.println( "Conteudo = " + t1.conteudo ); t1.acrescentar( 2000 ); // <- (*) catch( IllegalArgumentException e ) { System.err.println("Quantidade negativa"); catch( TanqueTransbordouException e ) { // <- (**) System.err.println( "Excesso de " + e.excesso ); Depois de criado um objeto da classe Controlador, ao se enviar a mensagem aumentar(), uma exceção será lançada quando o objeto t1 receber a mensagem marcada com (*). A captura desta exceção é feita no catch marcado com TanqueTransbordouException, na linha (**). Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-11

12 EXERCÍCIOS 14.1 Escrever um programa que, ao ser executado, obtenha dois números do usuário (via teclado) e mostre a divisão entre eles. Tarefa Crie o projeto ex14.1. Tarefa Crie a classe Divisor, contendo o método dividir(a:int, b:int):int. Ao ser executado, este método divide o valor da variável a pelo valor da variável b, retornando o resultado. Tarefa Qual resultado é calculado quando os números de entrada são a=3 e b=6? Tarefa Qual exceção é gerada quanto se tenta calcular a divisão por ZERO (ou seja, b=0)? Como pode ser tratada? 14.2 No programa anterior, substitua os tipos das variáveis a e b por double e repita o experimento. Como se diferenciam os resultados? 14.3 PROBLEMA DE SCOTT Considere o seguinte problema, definido para inteiros positivos: a) Escolha um número. b) Repetidamente, faça: Se o número for 1, páre. Se o número for par, divida-o pela metade. Se o número for ímpar, multiplique-o por 3 e some 1. Ex.: começando pelo número 17, obtém-se a seqüência: 17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2,1 Este procedimento sempre pára qualquer entrada? Até agora, este é um problema sem solução: não se conseguiu provar que sempre pára, nem se conseguiu um contra-exemplo. Tarefa a) Imprima seu nome. Escreva uma aplicação que faça o seguinte: b) Para cada número de 1 até 20, imprima a linha que começa com o número, seguido por dois pontos, seguido pela seqüência de Scott que começa com o número. Separe os números da seqüência por um espaço. Ex.: no caso do número 17: 17: Copyright c , Dr. Italo S. Vega 14-12