9. Ausnahmebehandlung

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1 Schwerpunkte Ausnahmen und Laufzeitfehler 9. Ausnahmebehandlung Java-Beispiele: Ausnahme.java TryCatch.java TryCatchAll.java Finally.java TryInTry.java KeyboardTry.java Oeffnungszeit.java Stack-Trace Java-Ausnahmeklassen-Hierarchie try-catch: trow: Nutzerdefinierte Ausnahmebehandlung Nutzerdefinierte Erzeugung von Ausnahmen Allgemeines Konzept in jeder Programmiersprache; in Java mit objektorientierte Lösung (Ausnahmen sind Objekte) Version: 11. Jan Ausnahmen Besondere Bedingungen zur Laufzeit des Programms: Fehlersituation Keine sinnvolle Weiterarbeit: Laufzeitfehler Abbruch des Programms Beispiele: Array: falscher Index a[i] Eingabe: Zahl erwartet - aber Buchstabe liegt an Zugriff auf Objekt (Aufruf von Methoden): - existiert aber nur null -Objekt Klasse zur Laufzeit nicht vorhanden (nicht compiliert oder nach Compilation: Klasse gelöscht) Ziel: Trotz Ausnahme soll sinnvolle Weiterarbeit möglich sein Laufzeitfehler und Ausnahmeinformationen Stack-Trace 3 4

2 Beispiele: Laufzeitfehler erzeugen Ausnahmen Beispiele: Laufzeitfehler erzeugen Ausnahmen % java Ausnahme 3 Ausgabe? Wirkung von parseint(): Integer.parseInt( 125 ) Ausgabe? % java Ausnahme 3 i = 3 % java Ausnahme java.lang.arrayindexoutofboundsexception: 0 at Ausnahme.main java.lang.: at Ausnahme.main Ausgabe für die Folie leicht vereinfacht Vergleiche: Verschiedene at -Angaben 6 Inhalt von Ausnahme-Mitteilungen public static void main (String[] args){ Was? Art java.lang.: at Ausnahme.main Wo: In welcher Umgebung? Stack-Trace Details Wo: In welcher Methode (welcher Klasse)? 7 Stack-Trace Umgekehrte Liste aller aktivierten, aber noch nicht beendeten Methoden-Aufrufe static int makeintfromstring (String s) { return Integer.parseInt(s); int i = makeintfromstring(args[0]); Aufruf 1 Aufruf 2 Aufruf 3 main() makeintfromstring( ) parseint( ) aktivierte Methodenaufrufe im Stack (LIFO) parseint makeintfromstring main 8

3 Stack-Trace Umgekehrte Liste aller aktivierten, aber noch nicht beendeten Methoden-Aufrufe static int makeintfromstring (String s) { return Integer.parseInt(s); int i = makeintfromstring(args[0]); java.lang.: at Ausnahme.makeIntFromString Aufruf 3 Aufruf 2 at Ausnahme.main Aufruf 1 Ausgaberichtung (Stack) parseint makeintfromstring main 9 Stack Trace: Ausschriften nicht einheitlich in Java-Versionen Java Platform Standard Ed. 6 Exception in thread main java.lang.: at java.lang.(unknown Source) (Unknown Source) at Ausnahme.makeIntFromString(Ausnahme.java:6) at Ausnahme.main(Ausnahme.java:10) Stack-Trace (Teil: Anwenderprogramm) Konstruktor zur Erzeugung von Ausnahmeobjekten API-Klasse wird durch Java-Interpreter gerufen unknown source : Java API main() befindet sich im File Ausnahme.java in Zeile Ausnahmebehandlung in Java: objektorientierte Lösung Ausnahmebehandlung in Java Bisher: Nach Ausnahme Abbruch des Programms Ziel: Trotz Ausnahme soll sinnvolle Weiterarbeit möglich sein static int makeintfromstring (String s) { return Integer.parseInt(s); int i = makeintfromstring(args[0]); Aufrufreihenfolge (mit aktuellen Parametern) : 4 61 main({"", "4", "61") makeintfromstring("") Integer.parseInt("") Java-VM-Maschine: - entdeckt Ausnahmesituation - erzeugt Objekt (einer Ausnahmeklasse) 11 12

4 Wie kann man sich Objekte zur Beschreibung von Ausnahmen vorstellen? Java-VM-Maschine: erzeugt Objekt (einer Ausnahmeklasse) z. B. Objekt der Klasse : Wie kann man sich Objekte zur Beschreibung von Ausnahmen vorstellen? Java-VM-Maschine: erzeugt Objekt (einer Ausnahmeklasse) z. B. Objekt der Klasse :? Ausnahmeobjekt: enthält alle Daten über eine Ausnahme, so dass diese Informationen ausgegeben werden können. java.lang.: at Ausnahme.makeIntFromString at Ausnahme.main 13 java.lang.: at Ausnahme.makeIntFromString at Ausnahme.main 14 Wie kann man sich Objekte zur Beschreibung von Ausnahmen vorstellen? Java-VM-Maschine: erzeugt Objekt (einer Ausnahmeklasse) Ausnahme-Klassen: Hierarchie (API: in java.lang) Throwable Error Exception Objekt der Klasse : VirtualMachineError RuntimeException Methoden: (String details) IllegalArgumentException ArithmeticException getmessage() printstracktrace() FillInStackTrace() Beispielobjekt: (String details) je Art einer Ausnahme: spezielle Klasse Daten: Art: Details: java.lang.: at Ausnahme.makeIntFromString K. Bothe, at Ausnahme.main Institut für Informatik, HU Berlin, GdP, WS 2015/16 Stack-Trace: Integer.parseInt makeintfromstring main 15 getmessage() Art: Details: Stack-Trace: printstracktrace() FillInStackTrace() Integer.parseInt makeintfromstring main Throwable: Error: Exception: allgemeine Ausnahmeklasse schwerer Fehler (i.allg. nicht behebbar) behandelbar 16

5 API-Klasse Ausnahmebehandlung bedeutet: Auswertung von erzeugten Ausnahmeobjekten Objekt der Klasse (String details) printstracktrace() getmessage() FillInStackTrace() Art: Details: Stack-Trace: Integer.parseInt makeintfromstring main Wer wertet die Information aus? Java-Standard-Ausnahmebehandler (JVM): 17 - Ausgabe der im Ausnahmeobjekt gespeicherten Informationen (s.u.) - Abbruch des Programms java.lang.: at Ausnahme.makeIntFromString at Ausnahme.main 18 Ausnahmebehandlung bedeutet: Auswertung von erzeugten Ausnahmeobjekten Objekt der Klasse (String details) getmessage() Art: Details: Stack-Trace: printstracktrace() FillInStackTrace() Integer.parseInt makeintfromstring main Wer wertet die Information aus? Nutzerdefinierte Ausnahmebehandlung in Java: try-catch-anweisung Java-Standard-Ausnahmebehandler (JVM): - Ausgabe der im Ausnahmeobjekt gespeicherten Informationen (s.o.) - Abbruch des Programms Nutzerdefinierte Ausnahmebehandlung: try-catch - Anweisung 19 20

6 try catch: ein Beispiel try catch: ein Beispiel try: Versuche eine normale Abarbeitung class TryCatch { catch ( e) { System.out.println("Als Kommandozeilen- Argument wird ein int-wert benoetigt"); catch: Falls normale Abarbeitung misslungen ist, fange die Ausnahmesituation ab. Kritische Anweisungen Ausnahme- Situation möglich class TryCatch { catch ( e) { System.out.println("Als Kommandozeilen- Argument wird ein int-wert benoetigt"); Behandlung einer Ausnahmesituation und danach: normale Weiterarbeit try catch: Wirkung im Detail class TryCatch { Evtl. Ausnahmeobjekt o vom Typ t (Ausnahme-Klasse) erzeugt: Falls t zum Typ des Parameters e von catch passt: - Objekt o an Parameter e gebunden - catch Anweisung ausgeführt catch ( e) { System.out.println("Als Kommandozeilen- Argument "); Rolle von e? Programmierer bestimmt, was nach einer Ausnahme (hier: ) passiert, und das Programm wird regulär fortgesetzt! try-block: Ausnahme möglich 23 try catch: Aufruf class TryCatch { catch ( e) { System.out.println("Als Kommandozeilen- Argument wird ein int-wert benötigt"); % java TryCatch 3 i = 3 Ausgabe? % java TryCatch Als Kommandozeilen-Argument wird ein int-wert benötigt % java TryCatch java.lang.arrayindexoutofboundsexception: 0 falsches Argument fehlendes Argument Diese Ausnahme nicht behandelt 24

7 Behandlung mehrerer Ausnahmen class TryCatchAll { catch ( e) { System.out.println("Als Kommandozeilen "); catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { System.out.println("Aufruf mit einem Par."); catch (Throwable e) { e.printstacktrace(); Methode auf Ausnahmeobjekt angewendet Unterschied: letztes catch Interpreter? Alle Ausnahmen sind kompatibel zu Throwable Kompatibilität von Ausnahmen Error VirtualMachineError Throwable IllegalArgumentException Regel: Ausnahme-Unterklassen sind immer kompatibel zur erwarteten Klasse, d.h. zu Throwable sind alle Ausnahmen kompatibel RuntimeException Throwable: Error: Exception: Exception ArithmeticException je Art einer Ausnahme: spezielle Klasse allgemeinste Ausnahmeklasse schwerer Fehler (i.allg. nicht behebbar) behandelbar try-catch: reguläre Weiterarbeit finally-block class TryCatchAll { catch ( e) { catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { catch (Throwable e) { System.out.println ("Programm ordentlich beendet"); Mit und ohne Ausnahme: Ausschrift kommt Ohne try-catch: Programm nach Auftreten einer Ausnahme (irregulär) beendet - Am Ende: finally-code immer ausgeführt (mit / ohne Ausnahme) - Idee: gemeinsamer Code für Abschlussaktivitäten (mit/ohne Ausnahmen) class Finally { int i = 1000, j = 0; i /= j; catch (ArithmeticException e) { System.out.println(e); finally { System.out.println (i + " / 0 undef."); Hinweis kommt immer % java Finally / 0 undef

8 Verschachtelte try-anweisungen Beispiel: sicheres Einlesen von Zahlen int x = Integer.parseInt(args[0]); catch ( e) { System.out.println("Innen: " + e); Argument kein 'int' catch (Throwable e) { System.out.println ("Aussen: " + e); kein Argument Falls Ausnahme im inneren catch nicht passt: Suche umgebendes try-catch (bzw. try-catch einer aufrufenden Methode) public static int inteinlesen() { int zahl = 0; boolean ok = false; System.out.print("Zahl eingeben: "); while (!ok) { ok = true; zahl = Keyboard.readInt(); catch ( e ) { System.out.print("Keine Zahl!! Noch einmal:"); ok = false; return zahl; Wer erzeugt Ausnahmeobjekte? Nutzerdefinierte Erzeugung von Ausnahmen in Java: throw-anweisung Hier: Auswertung von Ausnahmeobjekten % java Ausnahme 3 i = 3 % java Ausnahme java.lang.arrayindexoutofboundsexception: 0 at Ausnahme.main(Compiled Code) Frage: Wer hat sie vorher erzeugt? java.lang.: at Ausnahme.main 31 32

9 Wer erzeugt Ausnahmen? API: parseint erzeugt Ausnahme Virtuelle Java-Maschine (Java-Interpreter, Laufzeitsystem): z.b. - Klasse nicht gefunden - falscher Array-Index Methoden des Java-API z. B. Integer.parseInt (in Java implementiert) public static int parseint (String s) throws Nutzer-Programm: Throw-Anweisung parseint wertet s aus und erzeugt ggf. Ausnahme Ausnahmen: erzeugen + behandeln Nutzerdefinierte Ausnahmeklasse mit throw-anweisung import java.util.*; erzeugt wird ausgewertet Ausnahmeobjekt Java-Standard- Ausnahmebehandlung Mitteilungen: Abbruch Ausnahmesituation / Laufzeitfehler Java VM-Maschine (Index-Fehler) API-Methoden (parseint) Nutzerprogramm jetzt nutzerdefinierte Behandlung: try-catch Weiterarbeit 35 class Wochenende extends Exception { Wochenende(String text) { super(text); class Oeffnungszeit { static void heuteoffen () throws Wochenende { int tag = Calendar.getInstance().get(Calendar.DAY_OF_WEEK); public static void main(string[] args) { heuteoffen(); catch (Wochenende ex) { System.out.println(ex.getMessage() + "s geschlossen."); 36

10 Nutzerdefinierte Ausnahmeklasse mit throw-anweisung import java.util.*; class Oeffnungszeit { static void heuteoffen () throws Wochenende { int tag = Calendar.getInstance().get(Calendar.DAY_OF_WEEK); public static void main(string[] args) { heuteoffen(); catch (Wochenende ex) { System.out.println(ex.getMessage() + "s geschlossen."); class Wochenende extends Exception { Wochenende(String text) { super(text); Normalfall: Arbeitstage (Mo - Fr) Ausnahme: Wochenende (Sa, So) 37 Nutzerdefinierte Ausnahmeklasse mit throw-anweisung import java.util.*; class Oeffnungszeit { static void heuteoffen () throws Wochenende { int tag = Calendar.getInstance().get(Calendar.DAY_OF_WEEK); public static void main(string[] args) { heuteoffen(); catch (Wochenende ex) { System.out.println(ex.getMessage() + "s geschlossen."); class Wochenende extends Exception { Wochenende(String text) { super(text); Nutzerdefinierte Ausnahmeklasse trow: Erzeugung von Ausnahmen durch Anwenderprogramm Auswertung des Ausnahmeobjekts: getmessage 38 Nutzerdefinierte Ausnahmeklasse mit throw-anweisung class Oeffnungszeit { Nutzerdefinierte Ausnahmeklasse mit throw-anweisung class Oeffnungszeit { static void heuteoffen () throws Wochenende { int tag = Calendar.getInstance().get(Calendar.DAY_OF_WEEK); public static void main(string[] args) { heuteoffen(); catch (Wochenende ex) { System.out.println(ex.getMessage() + "s geschlossen."); Am Wochenende arbeitet das Programm anders als an Arbeitstagen % java Oeffnungszeit Heute geoeffnet % java Oeffnungszeit Samstags geschlossen % java Oeffnungszeit Sonntags geschlossen 39 static void heuteoffen () throws Wochenende { int tag = Calendar.getInstance().get(Calendar.DAY_OF_WEEK); public static void main(string[] args) { heuteoffen(); catch (Wochenende ex) { System.out.println(ex.getMessage() + "s geschlossen."); Am Wochenende arbeitet das Programm anders als an Arbeitstagen 40

11 Nutzerdefinierte Ausnahmen Neue Ausnahmeklasse: 'Wochenende' class Wochenende extends Exception { Wochenende(String text) { super(text); Error Throwable Exception ex = new Wochende ("Sonntag") ex.getmessage() "Sonntag" Java-API class Exception { Wochenende RuntimeException IllegalArgumentException ArithmeticException public Exception (String s) // erzeugt E. mit Information s public String getmessage () // gibt Information s zurueck Ausnahmeobjekt nach: throw new Wochenende ("Sonntag"); Anwendung: nutzerdefinierte Ausnahme Aufruf in: main() getmessage () Wochenende (String details) printstracktrace() FillInStackTrace() Aufruf in: heuteoffen() Normalfall heuteoffen(); z. B. "Sonntag" catch (Wochenende ex) { System.out.println ( ex.getmessage() + "s geschlossen."); Ausnahmesituation Methode erzeugt Ausnahme Art: Details: Stack-Trace: Wochenende "Sonntag" Wochenende.heuteOffen Wochenende.main static void heuteoffen() throws Wochenende { int tag = Calender // API-Klasse Im Ausnahmefall: nicht erreicht 43 44

12 API Klasse Calender: liefert aktuellen Wochentag static void heuteoffen () throws Wochenende { int tag = Calendar.getInstance().get(Calendar.DAY_OF_WEEK); aktueller Wochentag geliefert 45