A Java programozási nyelvSoós Sándor 1/24 Java programozási nyelv 9. rész – Kivételkezelés Nyugat-Magyarországi Egyetem Faipari Mérnöki Kar Informatikai Intézet Soós Sándor szeptember

A Java programozási nyelvSoós Sándor 2/24 Tartalomjegyzék ● Mit nevezünk kivételkezelésnek? ● Kivétel keletkezése ● Kivétel kiváltásának típusai ● A megfelelő kivételkezelő keresése ● A kivétel elkapása (catching exception) ● A kivétel kiváltása Java-ban ● A kivétel elkapása Java-ban ● A finally blokk ● Kivételek specifikálása ● Klasszikus példa a Java nyelv specifikációjából

A Java programozási nyelvSoós Sándor 3/24 Mit nevezünk kivételkezelésnek? ● Szűkebb értelemben: – A programban fellépő futásidejű hibák kezelését. ● Tágabb értelemben: – A program normál logikájához képest különleges, attól eltérő helyzetek kezelését. – Ez azt is jelenti, hogy abszolút nem hibás esetek kezelését is megoldhatjuk a kivételkezelés mechanizmusával. ● A végső cél: – Teljes egészében kezünkben tartsuk a program működését, minden helyzetben a szándékaink szerint reagáljon a program. Soha ne forduljon elő olyan eset, amikor a program úgy fejeződik be, hogy valamit "elvarratlanul" hagyott.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 4/24 Miért fontos ez? ● Milyen problémákat okozhat egy rendkívüli program leállás? – adatvesztés: ● nyitva maradt fájlok ● még el nem mentett, berögzített adat. A felhasználó begépelt 5 oldalnyi szöveget, amikor a program "elszáll", vagy hibajelzéssel leáll. – időveszteség: ● egy 5 órája futó kalkuláció a végeredmény elkészülte és a részeredmények elmentése nélkül hibajelzéssel leáll. – erőforrások fogvatartása ● a program futása során lefoglal bizonyos erőforrásokat (fájlok, adatbázis rekordok), ezeket a futás végén szabadítaná fel. – pl. kórházi rendszer, lefagy a terminál, zárolt marad a rekord

A Java programozási nyelvSoós Sándor 5/24 Mi a megoldás? ● A programot fel kell készíteni minden eshetőségre. ● Például: Egy egyszerű program: program { fuggveny1(); fuggveny2(); fuggveny3(); } Egy egyszerű program: program { fuggveny1(); fuggveny2(); fuggveny3(); } Az előző program hibakezeléssel: program { if (fuggveny1() = OK) { if (fuggveny2() = OK) { if (fuggveny3() = OK) { // minden rendben } else { // hibakezelés3 } } else { // hibakezelés2 } } else { // hibakezelés1 } } Az előző program hibakezeléssel: program { if (fuggveny1() = OK) { if (fuggveny2() = OK) { if (fuggveny3() = OK) { // minden rendben } else { // hibakezelés3 } } else { // hibakezelés2 } } else { // hibakezelés1 } } Miért nem jó ez?

A Java programozási nyelvSoós Sándor 6/24 Miért nem jó ez a megoldás? ● A hibakezelés elrejti, széttördeli az eredeti programlogikát: – nehezen olvasható kód – nehezen javítható, módosítható a kód ● A hibakezelő programrésznek nincs információja a hiba jellegéről, okáról ● Nagyobb programok esetén ez a megoldás kivitelezhetetlen, sőt... – hiba bekövetkezhet a hibakezelő programrészben is, ezért oda is kellene ellenőrzés,...

A Java programozási nyelvSoós Sándor 7/24 A szép megoldás class Exception1 extends Exception {} class Exception2 extends Exception {} class Exception3 extends Exception {} Pogram() { try { fuggveny1(); fuggveny2(); fuggveny3(); } catch(Exception1 hiba1) { /* hibakezelés1 */ } catch(Exception2 hiba2) { /* hibakezelés2 */ } catch(Exception3 hiba3) { /* hibakezelés3 */ } }

A Java programozási nyelvSoós Sándor 8/24 A kivételkezelés ötlete ● Válasszuk szét az eredeti programlogikát és a kivételes helyzetek (hibaállapotok) kezelését ● A kivételkezelő kapjon információt a hiba típusáról, helyéről és egyéb körülményeiről ● A kivételkezelő legyen képes visszatérni az eredeti programlogikához, ha a hiba jellege ezt lehetővé teszi. ● Legyen lehetőség garantálni a program és minden részprogram korrekt befejeződését bármilyen körülmények fennállása esetén (fájlok bezárása, erőforrások felszabadítása, stb.)

A Java programozási nyelvSoós Sándor 9/24 Kivételkezelés a Java-ban ● Ezeket az elveket különböző módokon valósítják meg a különböző programnyelvek (C++, Ada, Eiffel, Object Pascal – Delphi) ● A Java ezt is teljes mértékben osztályokkal valósítja meg. ● A kivételeket is beépíti az osztályhierarchiába. ● A kivételek csak annyiban kivételesek, hogy ők "kiválthatóak", míg a többi osztály nem.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 10/24 Kivétel keletkezése ● Amikor valamilyen hiba lép fel egy metódus végrehajtása során (vagy a programozó külön útra kívánja terelni a végrehajtást), akkor – létrejön egy kivétel objektum – A "hiba" adatai és a program állapota rögzítésre kerül a kivétel objektumban – Az objektum a Java Virtuális Gép felügyelete alá kerül. ● Ezt nevezzük a kivétel kiváltásának (throwing exception) ● Ekkor a blokk futása megszakad, oda már nem kerül vissza a vezérlés.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 11/24 Kivétel kiváltásának típusai ● Kivétel háromféleképpen keletkezhet: – A program futása közben valamilyen rendellenes dolog történt: nullával osztás, erőforrások elfogyása, osztálybetöltési hiba, stb. – A program végrehajtott egy throw utasítást. Ezt megteheti valamely Java könyvtári osztály, vagy maga a programozó – Egy aszinkron kivétel lépett fel. Ez akkor következhet be, amikor a program több szálon fut és egy másik szál futása megszakad. Ezzel most nem foglalkozunk.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 12/24 A megfelelő kivételkezelő keresése ● A kivétel kiváltása után a JVM megkeresi a megfelelő kivételkezelő kódblokkot. ● Egy kivételkezelő kódblokk akkor megfelelő, ha – a hatáskörében keletkezett a kivétel – a típusa megfelelő a kiváltott kivételhez. – A típus akkor megfelelő, ha ● vagy a kezelő által kezelt kivétel típusa azonos a kivételével ● vagy az őse annak – A blokkok egymásba ágyazása miatt több alkalmas kezelő is lehet. Ezek közül a legbelsőt választja a JVM. ● Ezt nevezzük a kivétel elkapásának (catching exception)

A Java programozási nyelvSoós Sándor 13/24 A kivétel elkapása (catching exception) ● A megfelelő kivételkezelő blokk megtalálásakor a JVM átadja a vezérlést a kiválasztott kezelőnek ● Lefut a blokk ● A kivételkezelő blokk lefutása után a kezelő blokk utáni utasításra kerül a vezérlés. ● A kivételkezelés közben is kiváltódhat kivétel, ekkor a blokk végrehajtása megszakad, és ugyanaz lezajlik, mint az előbb. ● Ha a JVM nem talál alkalmas kivételkezelő blokkot, akkor megszakad a program futása, (legalábbis az egyszálú programok esetében.)

A Java programozási nyelvSoós Sándor 14/24 Konkrét példa ● Bevezetésképpen nézzünk meg egy konkrét példát! – A Verem.java fájlban látjuk egy verem adattípus részletét – A VeremTeszt.java fájlban pedig kipróbáljuk ezt a verem típust.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 15/24 A kivételkezelés megvalósítása Java-ban ● A Java nyelv a következő utasításokat nyújtja a kivételkezeléshez: – throw: kivétel kiváltása – try-catch-finally: kivételkezelő blokk meghatározása – throws: kivételek specifikálása

A Java programozási nyelvSoós Sándor 16/24 A kivétel kiváltása Java-ban ● Vagy a Virtuális Gép, vagy egy metódus válthatja ki a kivételt (throw utasítás). ● A throw paramétereként egy kivételosztályt kell megadni. Például: class UjException extends Exception { } throw new Exception( "Hiba történt!” ); throw new UjException(); ● A throw paramétereként csak olyan objektumot lehet megadni, ami kiváltható, azaz az osztálya a java.lang.Throwable osztály leszármazottja.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 17/24 A kivétel elkapása Java-ban ● A kivételek elkapásához a vizsgálni kívánt utasításokat egy try blokkba kell tenni: try { // Java utasítások } ● A try blokkban lévő utasításokat figyeli a JVM kivételek keletkezése szempontjából. ● Rajtunk múlik, hogy mekkora blokkokat alakítunk ki, tehetünk minden utasítást külön blokkba, vagy mindet egybe, és ezek között tetszőleges átmenet használható.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 18/24 A kivétel elkapása, folyt. ● A try blokkban kiváltott kivételeket az utána következő catch blokk, vagy blokkok kezelik le: try { // java utasítások } catch(Típus1 változó1) { /* Java utasítások */ } catch(Típus2 változó2) { /* Java utasítások */ } catch(Típus3 változó3) { /* Java utasítások */ } ● Minden catch ágban a "paraméterként" megadott típus határozza meg, hogy mely kivételeket képes lekezelni.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 19/24 A catch ágak sorrendje ● A catch ágak sorrendje fontos, mert a megadott sorrendben keresi a JVM a megfelelő kezelőt. ● A kivételosztályok egymásra épülése miatt több blokk is alkalmas lehet. Ezek közül az elsőt választja a JVM. ● A Java fordítási hibát jelez, ha biztosan el nem érhető kódot talál. Ez a tény befolyásolja a catch ágak lehetséges sorrendjét.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 20/24 A finally blokk ● Az utolsó catch blokk után megadható egy finally blokk. Az ebbe írt utasítások mindenképpen lefutnak, akkor is, ha – nem lépett fel kivétel – a kivételt valamelyik catch blokk lekezelte – a kivételt egyik catch ág sem tudta lekezelni nem megfelelő típus miatt. Ekkor a hívó metódus kivételkezelő blokkjához kerül a vezérlés, de előtte lefut a finally blokk ● Nézzük meg a FinallyTest.java példát!

A Java programozási nyelvSoós Sándor 21/24 Egy teljes kivételfigyelő blokk try { // java utasítások } catch(Típus1 változó1) { /* Java utasítások */ } catch(Típus2 változó2) { /* Java utasítások */ } catch(Típus3 változó3) { /* Java utasítások */ } //... finally { /* Java utasítások */ } ● A try blokk után kötelezően következnie kell legalább egy catch vagy finally blokknak. Ha mindkettő van, akkor catch – finally sorrendben kell megadni őket.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 22/24 Kivételek specifikálása ● Ha a programozó úgy dönt, hogy egy kivételt nem akar lekezelni az adott metódusban, hanem egy közvetett, vagy közvetlen hívójára hagyja azt, akkor a metódus fejében specifikálnia kell azt a throws kulcsszóval. metódus() throws Exception1, Exception2,... { //... } ● Ha a metódus nem kezeli le a specifikált kivételt, akkor a JVM egy szinttel feljebb keres alkalmas kezelőt.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 23/24 Mikor érdemes specifikálni egy kivételt? ● Van olyan eset, amikor a kivételt nem a kiváltó metódus szintjén lehet lekezelni, hanem feljebb. ● Például ha tele van a verem, akkor azt nem a verem tudja kezelni, hanem a vermet használó osztály. ● Ezért a Betesz metódus ne kezelje le a kivételt, hanem specifikálja azt.

A Java programozási nyelvSoós Sándor 24/24 Klasszikus példa a Java nyelv specifikációjából ● Nézzük meg a Teszt.java programot! ● Aki megértette a program működését, az valóban érti a Java kivételkezelő mechanizmusát.