6. Excepţii şi aserţiuni. 6. Excepţii şi aserţiuni

Transcription

1 6. Excepţii şi aserţiuni 1 6. Excepţii şi aserţiuni Tipuri excepţii Clauza throws Generarea excepţiilor Clauzele try, catch şi finally Recomandări pentru utilizarea excepţiilor Aserţiuni 2

2 Introducere Motive pentru eşuarea programelor la execuţie: Testare insuficientă înainte de livrare Nu s-au anticipat la proiectare toate cazurile speciale Fenomene din afara controlului programului: date greşite, erori hardware Testarea situaţiilor speciale se poate face cu construcţii condiţionale: if (! (ref.metoda()) == null){ // secv.normala else{ // secv. de eroare Prea multe astfel de construcţii fac programul greu de înţeles Se acceptă frecvent un compromis între corectitudinea (robusteţea) programului şi claritate Deja la C++ a apărut un mecanism care face posibilă verificarea erorilor fără a afecta lizibilitatea: excepţiile, care, în plus, semnalează dirct erorile, fără valori speciale(fanioane) Java: excepţiile sunt obiecte care fac parte din contractul metodelor Un obiect excepţie este generat în situaţia de eroare şi poate fi interceptat (în metoda unde a fost generat sau mai sus în stiva de apeluri) Pentru excepţii neinterceptate rezultatul este, de regulă, terminarea firului de execuţie curent Aserţiuni: condiţii care trebuie să fie satisfăcute într-un punct din program; dacă nu, se semnalează eroare (prin generarea unei excepţii); depind numai de logica internă a programului Tipuri excepţii (1) Excepţiile fiind obiecte, Java are o clasă de bază din care pot fi derivate excepţii corespunzătoare oricărei situaţii deosebite Clasa de bază este Throwable, derivată din Object Are 3 constructori: public Throwable (String message) public Throwable (String message, Throwable cause) public Throwable(Throwable cause) Una dintre metode: public void printstacktrace() Două categorii de excepţii: Verificabile- se poate verifica la compilare că o metodă generează numai excepţii declarate în contract Neverificabile erori ce nu pot fi interceptate Excepţiile def. de programatori într-o aplicaţie sunt obligatoriu verificabile, derivate din Exception, subclasă a lui Throwable Pachetele platformei Java definesc multe excepţii verificabile, ex. IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException Excepţiile neverificabile: Erori Excepţii în suportul de execuţie Erorile sunt derivate din clasa Error şi reprezintă condiţii anormale serioase: AssertionError, VirtualMachineError Excepţiile în suportul de execuţie sunt derivate din RuntimeException şi reprezintă condiţii speciale la funcţionarea normală a maşinii virtuale: NullPointerException, ClassCastException 4

3 6.1. Tipuri excepţii (2) Clauza throws Trebuie să conţină excepţiile verificabile care pot fi generate într-o metodă şi nu sunt tratate în acea metodă public void ometoda()throws Exceptia1, Exceptia2 { // corpul metodei Utilizatorii metodei sunt informaţi despre excepţiile asupra cărora trebuie să acţioneze Compilatorul Java poate verifica dacă metoda generează (şi nu tratează) doar excepţiile declarate Este permis ca o metodă să genereze excepţii de tipuri extinse din cele declarate în clauza throws Nu se recomandă declararea unor tipuri generale de excepţii: se pierde informaţie importantă pentru utilizator Constructorii, ca şi metodele, pot genera excepţii verificabile din clauza lor throws; la fel, blocurile de iniţializare nestatice, dacă excepţiile sunt declarate în fiecare constructor Iniţializatorii şi blocurile de iniţializare statice nu pot genera excepţii, nici direct, nici prin apelarea unor metode Un utilizator al unei metode cu clauză throws poate: Să intercepteze excepţia şi să o trateze Să intercepteze excepţia şi să o pună în corespondenţă cu una din excepţiile propriei clauze throws Să declare excepţia în propria clauză throws Clauza throws a unei metode înlocuitoare a uneia moştenite sau care implementează o metodă abstractă trebuie să fie compatibilă cu clauza throws a metodei moştenite Explicaţie: regiunile de cod scrise pentru a utiliza metode din superclasă trebuie să rămână valide şi când la execuţie se folosesc metode înlocuitoare Dacă o metodă este moştenită multiplu (din superclasă şi o interfaţă), clauza metodei înlocuitoare trebuie să fie compatibilă cu toate clauzele throws moştenite 6

4 6.3. Generarea excepţiilor Se foloseşte instrucţiunea throw: throw expression; expression trebuie să conducă la o valoare care poate fi atribuite unei referinţe Throwable; de regulă, constă în generarea unui obiect cu new Exemplu de utilizare: public void debitcont(double suma)throws SoldInsuficient{ if (sold < suma) throw new SoldInsuficient(); else sold -= suma; Aplicaţia unde apare metoda trebuie să conţină şi definiţia clasei SoldInsuficient, cel puţin sub forma: public class SoldInsuficient{ Fără clauza throws, codul metodei debitcont nu ar fi acceptat de compilatorul Java Când se generează o excepţie, expresia sau instrucţiunea unde se produce este terminată abrupt şi controlul trece imediat la blocul sau apelul de metodă imediat anterior, până se ajunge la interceptarea excepţiei sau la terminarea firului de execuţie Excepţiile generate prin throw sunt excepţii sincrone, fiind produse ca rezultat al unei acţiuni directe în program; la fel sunt excepţiile neverificabile produse în suportul de execuţie (ex. la o împărţire cu zero) Excepţiile asincrone se produc ca rezultat al unor evenimente din afara programului, ex. erori interne în maşina virtuală Java; nu pot fi tratate în program Clauzele try, catch şi finally (1) Cod pentru interceptarea şi tratarea unor excepţii: try{ // instructiuni catch (tipexceptie1 ident1){ // instructiuni catch (tipexceptie2 ident2){ // instructiuni... finally { // instructiuni Corpul clauzei try este executat până la terminarea cu succes sau până la generarea unei excepţii Dacă s-a generat excepţie, se examinează, pe rând, clauzele catch pentru a vedea dacă tipul obiectului excepţie generat poate fi atribuit tipului din clauza catch Dacă se poate face atribuirea, se execută blocul ataşat clauzei catch respective, restul clauzelor catch fiind omise O clauză try poate avea asociate oricâte clauze catch (inclusiv zero), toate cu tipuri excepţie diferite Dacă excepţia generată nu corespunde nici unei clauze catch, ea se va propaga spre clauze try exterioare Dacă este prezentă finally, obligatoriu ultima, codul ei se execută după ce celelalte prelucrări legate de try au fost terminate, indiferent dacă s- a generat sau nu excepţie În particular, codul lui finally se execută şi dacă înainte s-a executat o instrucţiune return sau break Generarea excepţiei poate avea loc direct în corpul lui try sau într-o metodă apelată din corpul lui try 8

5 6.4. Clauzele try, catch şi finally (2) O clauză catch este asemănătoare unei metode şi este prevăzută cu un parametru, excepţia interceptată În corpul clauzei catch apar instrucţiunile de tratare a excepţiei, dar este posibil şi să fie generată din nou excepţia, care se propagă astfel spre cod situat mai sus în stiva de apeluri Dacă excepţiile interceptate formează o ierarhie, cele mai specifice trebuie să apară primele (altfel nu vor mai fi examinateî), compilatorul Java sesizând eroare în caz contrar O construcţie try-catchfinally tratează o singură excepţie:dacă într-o clauză catch sau în finally se generează excepţie, va fi propagată Exemplu de utilizare: rescrierea metodei debitcont cu tratarea excepţiei SoldInsuficient: public void debitcont (double suma) { try{ if (sold < suma) throw new SoldInsuficient(); else sold -= suma; catch (SoldInsuficient e){ System.out.println("S oldul "+sold+"este insuficient."); System.exit(); Detalii despre finally (1) Clauza finally se ataşează la try dacă logica aplicaţiei cere o secvenţă de acţiuni indiferent cum se termină try: refacerea stării unui obiect, eliberarea unor resurse non-obiect (ex. fişiere) Există două idiomuri de programare pentru utilizarea corectă a clauzei finally, fiecare implicând două acţiuni: pre şi post Primul idiom: dacă apare pre, obligatoriu trebuie să apară şi post: pre(); try { //instructiuni finally { post(); Dacă în pre se generează excepţie, nu se execută nici post Al doilea idiom: pre returnează o valoare, iar post trebuie să aibă loc numai dacă acea valoare arată că pre s-a terminat cu succes: Object val = null; try { val = pre(); // alte actiuni finally { if (val!= null) post(); Şi aici s-ar putea folosi secvenţa de la primul idiom, dar, prin plasarea lui pre() în blocul try se pot intercepta şi excepţiile generate de pre() Cu pre() în afara blocului try, ar fi fost necesar un try extern celui curent, deci s-ar lucra cu blocuri try încuibate, ceea ce ar complica structura programului 10

6 Detalii despre finally (2) O clauză finally poate fi folosită şi pentru acţiuni de curăţire după return, break, continue, dacă acestea se includ într-un try; astfel apar blocuri try fără catch Motivele intrării într-o clauză finally: Terminarea normală a corpului lui try Execuţia unei instrucţiuni de control a fluxului (return, break etc) Generarea unei excepţii în corpul lui try Motivul intrării rămâne valid dacă terminarea clauzei finally se face normal; altfel, motivul iniţial este înlocuit cu cel din finally Exemplu: class FinallyTest{ public static int tryreturn(){ try{ return 1; finally { return 2; public static void main(string[] args) { System.out.println( "Valoarea returnata: +tryreturn()); Programul va tipări valoarea 2, deşi în blocul try s-a executat return 1; Recomandări pentru utilizarea excepţiilor Excepţiile trebuie să indice condiţii neaşteptate în execuţia unui program, nu condiţii speciale, dar previzibile Exemplu: la citirea unui fişier este previzibil să se ajungă la sfârşitul fişierului, dar e neaşteptat să se citească dincolo de sfârşit Alt exemplu: parcurgerea unui tablou se face cu: for (int i = 0; i <tab.length; i++){ //operatii cu elementele tabloului nu cu: try { int i = 0; while (true){ //operatii cu elementele tabloului catch (IndexOutOfBoundsException e) { Se preferă excepţii verificabile pentru situaţiile în care se poate interveni prin program pentru corecţii şi cele neverificabile pentru erori unde nu e posibilă (sau necesară) intervenţia Pentru excepţiile verificabile se recomandă metode în clasa excepţiei care să furnizeze informaţii utile pentru tratare Se recomandă utilizarea excepţiilor neverificabile predefinite în pachetele Java (se reduce numărul de clase din aplicaţii) 12

7 6.6.Aserţiuni Sintaxa şi semantica aserţiunilor (1) Aserţiuni: expresii ce reprezintă condiţii considerate ca trebuind să fie adevărate în anumite puncte de program Dacă o astfel de condiţie nu e satisfăcută, se semnalează eroare la execuţie Două forme sintactice pentru instrucţiunea assert: assert expression1; assert expression1: expression2; expression1: expresie cu valoare booleană expression2: orice expresie care are valoare (nu poate fi apel de metodă care returnează void) Dacă la execuţia lui assert valoarea expression1 este true, execuţia continuă normal, altfel se generează excepţia neverificabilă AssertionError Excepţia AssertionError poate fi interceptată în program; dacă nu, se va afişa un mesaj de forma: Exception in thread main java.lang.assertionerror at ProgramName.main(ProgramName.java :23) Dacă este prezentă expression2, reprezentarea ei ca String se adaugă după AssertionError în mesajul de eroare (explică mai complet natura erorii) Exemplu: public class Assert{ public static void main(string[] args){ double number = Double.parseDouble(args[0]); assert number >= 0: "numar < 0"; System.out.print("Radical din: " + number + " este: "); System.out.println(Math.sqrt(numb er)) Aserţiuni Sintaxa şi semantica aserţiunilor (2) Rularea programului în forma: java Assert -7 conduce la rezultatul: Radical din: -7 este: NaN Dacă programul este rulat cu: java ea Assert -7 rezultatul va fi: Exception in thread main java.lang.assertionerror: numar < 0 at Assert.main(Assert.java:4 ) Obs. Aserţiunile sunt implicit dezautorizate în maşina virtuală Java Chiar dacă AssertionError este interceptată într-o metodă, ca mai jos, este necesară autorizarea explicită a aserţiunilor public class AssertTC{ public static void main(string[] args){ double number = Double.parseDouble(args[0]); try{ assert number >= 0: "numar < 0"; System.out.print("Radical din: " + number + " este: "); System.out.println(Math.sqrt(nu mber)); catch(assertionerror e){ System.out.println("Eroare: numar negativ"); e.printstacktrace(); 14

8 6.6. Aserţiuni Utilizarea aserţiunilor Aserţiunile permit programare defensivă: reducerea efectului erorilor chiar când nu e cunoscută localizarea acestora Se folosesc în mod normal numai pentru faza de testare a unei aplicaţii nu trebuie să aibă efecte secundare Trei forme principale de utilizare: La începutul unei metode, pentru a verifica dacă e apelată conform contractului (precondiţie) La sfârşitul unei metode, pentru a verifica dacă rezultatul e plauzibil (postcondiţie) În corpul unei metode, pentru a verifica dacă anumite proprietăţi sunt afectate (invarianţi) Variantă de program cu postcondiţie: public class AssertPrePost{ public static void main(string[] args){ double number = Double.parseDouble(args[0]); assert number >= 0: "numar negativ"; double rez = Math.sqrt(number); assert Math.abs(rez*rez - number) <= 1e-6 : "imprecis"; System.out.print("Radical din: " + number + " este: "); System.out.println(rez); 15