1.7 Fehler- und Ausnahmebehandlung

Transkript

1 1.7 Fehler- und Ausnahmebehandlung Ein Beispiel: class PhoneBook { int capacity; String names[]; int numbers[]; int count; PhoneBook(int cap) { capacity = cap; names = new String[cap+1]; numbers = new int[cap+1]; }...

2 int lookup(string name) { if(name==null)?? System.exit(4711);???? System.out.println("no name");???? return 0;?? names[0] = name; // set sentinel int i; for(i=count;!name.equals(names[i]); i--) ; if(i==0)?? // no such name else return numbers[i]; } Prinzip: Die Entscheidung, was in der Ausnahmesituation zu tun ist, muss durch den Benutzer von lookup getroffen werden, nicht durch den Code von lookup selbst! 1.6 2

3 1.7.1 Ausnahmemeldung int lookup(string name) throws Exception { // Vereinbarung if(name==null) throw new Exception("no name"); names[0] = name; int i; for(i=count;!name.equals(names[i]); i--) ; if(i!=0) return numbers[i]; else throw new Exception("no such name: " + name); } meldet das Auftreten einer Ausnahme Ausnahme melden (to raise/throw an exception) - in Java durch throw-anweisung mit Exception-Objekt - bewirkt irregulären Abbruch der Methode

4 ThrowsClause: throws Exception {, Exception } Exception: ClassIdentifier ThrowStatement: throw ExceptionExpression ( ) Exception ist eine Standardklasse aus java.lang (auch andere Klassen kommen zum Einsatz) Die Ausnahmen, die der Methodenrumpf melden kann, müssen im Methodenkopf vereinbart werden. Auch ein Konstruktor kann Ausnahmen melden

5 1.7.2 Ausnahmebehandlung... PhoneBook pb =...; String name =...; try { System.out.print("Nummer von " + name); System.out.println(" ist " + pb.lookup(name)); } catch(exception e) { System.out.println(" ist nicht vorhanden!"); }... Ausnahme wird abgefangen (exception is caught) - in Java durch try-block, der bei Ausnahme abgebrochen wird - und wird behandelt (is handled) durch Ausnahmebehandlung (exception handler) - in Java im Block der catch-klausel mit Parameter e 1.6 5

6 TryBlock: try Block { CatchClause } [ finally Block ] CatchClause: catch( ExceptionId Name ) Block Merke 1: Merke 2: Damit sind auch geschachtelte try-blöcke möglich Ein try-block kann auch durch eine explizite Ausnahmemeldung throw... abgebrochen werden Typisch angesichts der Möglichkeit verschiedener Ausnahmen ist try {... } catch(e1 e) {...} catch(e2 e) {...}

7 Ausnahmebehandlung im Detail: Eine Ausnahmemeldung führt zum Abbruch des direkt umschließenden try-blocks bzw. - falls nicht vorhanden - der aktuellen Methode. Eine Ausnahmemeldung erfolgt durch throw... oder durch den ausnahmebedingten Abbruch eines try-blocks ohne Behandlung der Ausnahme oder durch den ausnahmebedingten Abbruch einer Methode wegen nicht abgefangener Ausnahmemeldung

8 Eine Methode, in der Ausnahmen gemeldet werden können, muss diese entweder selbst abfangen und behandeln oder sie im Methodenkopf mit throws vereinbaren. (Dies gilt für checked exceptions - s.u.) Wenn bei einem mit main gestarteten Programm ein ausnahmebedingter Abbruch von main erfolgt, wird das Programm mit einer einschlägigen Fehlermeldung abgebrochen

9 Fazit: Nicht behandelte Ausnahmen werden an die aufrufenden Methoden weitergeleitet/propagiert (propagated). Sie führen damit zu einer Kette von Methoden-Abbrüchen, bis sie von einem try-block mit passender catch-klausel abgefangen und behandelt werden. Endet die Rückverfolgung der Methoden-Aufrufe bei main, so wird das Programm abgebrochen.! throw ähnelt einer Sprunganweisung, legt aber nicht fest, wo fortgefahren wird! 1.6 9

10 1.7.3 Aufräumarbeiten mit finally TryBlock: try Block { CatchClause } [ finally Block ] Die finally-klausel enthält letzte Anweisungen des try-blocks - unabhängig von der Art seiner Beendigung, sei es durch abgefangene Ausnahme nicht abgefangene Ausnahme Verlassen durch Sprunganweisung (!)

11 int lookup(string name) throws Exception { names[0] = name; // set sentinel int i; try {for(i=count;!name.equals(names[i]); i--) ; if(i==0) throw new Exception(name + " not found"); else return numbers[i]; } catch(nullpointerexception e){ throw new Exception("no name"); } finally { names[0] = null; } // forget sentinel } Beachte: Hier kann der try-block auf 3 Arten beendet werden: durch return bei erfolgreicher Suche, durch Meldung von Exception bei erfolgloser Suche, durch Meldung von NullPointerException bei name==null. In allen drei Fällen wird abschließend das Sentinel entfernt!

12 Goldene Regel beim Umgang mit Ausnahmen: Für die Ausführung einer Operation auf einem Objekt gilt das Prinzip ganz oder gar nicht : entweder wird die Operation erfolgreich ausgeführt und hat den gewünschten Effekt oder ihre Ausführung scheitert mit einer Ausnahmemeldung, und dann hat sie keinen Effekt. Konsequenz: Ausnahmen melden, bevor Änderungen am Objekt vorgenommen werden oder gegebenenfalls Effekte rückgängig machen! (Auch dazu eignet sich die finally-klausel.)

13 1.7.4 Laufzeitfehler (runtime exceptions) sind Standard-Ausnahmen der Sprache (siehe java.lang) mit folgenden besonderen Eigenschaften: sie werden automatisch gemeldet, wenn das Laufzeitsystem (bei Java die JVM) eine Fehlersituation erkennt, d.h. ohne explizites throw (aber auch mit throw erlaubt); sie müssen nicht im Methodenkopf vereinbart werden (dürfen aber) - und heißen daher auch unchecked exceptions

14 Typische Beispiele: a/b falls b==0 ArithmeticException ob.at falls ob==null NullPointerException a[i] falls a==null NullPointerException a[i] falls a!=null && (i<0 i a.length) IndexOutOfBoundsException und weitere

15 Abfangen von Laufzeitfehlern ist möglich - und manchmal sinnvoll - für aussagekräftige Fehlermeldung, z.b. try {...} catch(arithmeticexception e) { System.out.println("Arithmetikfehler in.."); throw e; } für dynamischen Reparaturversuch, für Vermeidung redundanter Abfragen, z.b.: static boolean contains(int[] a, int x) { try {for(int i=0;;) if(x==a[i++]) return true;} catch(indexoutofboundsexception e) {return false;} catch(nullpointerexception e) {return false;} }

16 1.7.5 Nachbilden der Ausnahmebehandlung in Sprachen ohne Ausnahme-Konzept Es gibt im wesentlichen 2 Alternativen für den irregulären Abbruch einer Prozedur/Operation/Methode: Anstelle von throw wird return E verwendet mit E = false oder E = Sonderwert. Anstelle von throw wird Sprung zu einer als Argument übergebenen Marke ausgeführt

17 Anstelle von void op(...) throws... wird vereinbart: boolean op(...) {... if(exceptional) return false;... return true; } Anstelle von Type op(...) throws... wird vereinbart: Type op(...) {... if(exceptional) return null;... return someobject; } falls Type ein Verweistyp ist; andernfalls??

18 Die Behandlung wird damit sehr umständlich, z.b. statt try {... op(..);... } catch(..){handle();} if(!op(..)) handle(); else und die Weiterleitung entsprechend

19 Anstelle von Type op(...) throws... wird vereinbart: Type op(..., LABEL exc) {... if(exceptional) GOTO exc;... return...; } - in einer Sprache mit GOTO und der Möglichkeit, Sprungmarken als Argumente zu übergeben

20 Die Behandlung sieht dann so aus:... op(.., handle);... GOTO normal; handle:... normal:... [ Übungsfrage: Könnte man anstelle eines Marken-Arguments auch ein Prozedur-Argument einsetzen? ]