Výjimky v Javě

Obsah 1 Co jsou výjimky? 2 Jak výjimky fungují? 3 Šablona kódu ošetření výjimek 4 Příklad — práce se souborem 5 Delegování chyb   throws 6 Vyhození vlastní výjimky   throw 7 Proč používat výjimky? 8 Související stránky 9 Zdroje

Co jsou výjimky?

• V každém programu mohou za určitých okolností nastávat chyby, které programátor může předvídat, ale kterým nelze obecně zabránit.
• Typicky takové chyby nastávají:
  1. při práci se soubory (chybějící soubor, poškozené médium, odpojené médium, uživatel špatně zadal název souboru,...)
  2. při práci se sítí (nelze se připojit, připojení bylo přerušeno v průběhu komunikace,...)
  3. při zpracovávání vstupu od uživatele (například očekáváme celé číslo, ale uživatel zadá do vstupního pole desetinné číslo)

• Pokud bychom museli psát podmínky a testovat chyby všude, kde může potenciálně nastat problém, kód aplikace by se stal brzy nepřehledným.
• Většina moderních programovacích jazyků proto zavádí koncept tzv. výjimek.
• Zjednodušeně to funguje tak, že označíme blok, kde může nastat chyba, a ošetření chyby (správná reakce na chybu) uvedeme až na konec tohoto bloku.

Jak výjimky fungují?

• Pokud víme, že v nějaké části kódu aplikace může nastat chyba, kterou lze předvídat, ale nelze ji vyloučit, potom:

1. Označíme blok kódu, kde chyba může nastat:
   try { ... }
2. Následně zapíšeme kód bez toho, abychom museli neustále testovat chyby
   • Kód tedy může tedy zůstat přehledný a stručný, bez spousty podmínek.
   • Pokud chyba nastane, zbytek bloku kódu se přeskočí a ihned se provede reakce na chybu (viz další krok).
3. Poté popíšeme, jak zareagovat na jednotlivé typy chyb (jak zareagovat na výjimky):
   catch (TypVýjimky názevVýjimky) { ... jak zareagovat ... }
   • Počet typů chyb, na které reagujeme, není omezený.
4. A nakonec můžeme (ale nemusíme) uvést kód, který se má provést bez ohledu na to, jestli nastala chyba:
   finally { ... Co se má stát vždy na konci bloku ... }

Šablona kódu ošetření výjimek

try { // Začni provádět kód, ve kterém může nastat chybový stav...

    ... zde následuje kód, pracující se souborem...

} catch (TypVýjimky1 ex) { 

    // Co se má stát, pokud nastane chyba TypVýjimky1...

} catch (TypVýjimky2 ex) { 

    // Co se má stát, pokud nastane chyba TypVýjimky2...

    // Takto můžeme popsat reakci na různé typy výjimek.

} finally {

    // Co se má stát každopádně po skončení bloku...
    // Provede se i tehdy, kdy nastane neočekávaná chyba.

    // Část finally není povinná, může se vynechat...

}

Příklad — práce se souborem

• Předpokládejme, že máme soubor, kde jsou na každém řádku údaje o jednom pozemku.
• Na každém řádku vždy uchováváme:
  • šířku pozemku (celé číslo)
  • délku pozemku (celé číslo)
  • popis pozemku (text)
• Položky jsou na řádku odděleny středníkem.
• Budeme postupně načítat jednotlivé řádky souboru a vypisovat je na obrazovku.
• Pokud nastane chyba, načítání se přeruší a aplikace vypíše vhodné chybové hlášení.
• Nakonec se vždy pokusíme soubor uzavřít. I v průběhu uzavírání souboru ale může dojít k chybě.

import java.util.Scanner;
import java.io.*;
import java.util.InputMismatchException;

...

String nazev = "vstup.txt";
int cislo = 0;
Scanner sc = null;
try {
    sc = new Scanner(new File(nazev), "windows-1250");
    sc.useDelimiter("\\s*,\\s*|\\s*\r\n"); // Nastaví jako oddělovač položek čárku či konec řádku, mezery a tabulátory kolem čárky ignoruje.
    while (sc.hasNext()) {
        cislo = sc.nextInt();
        int sirka = cislo;
        cislo = sc.nextInt();
        int delka = cislo;
        String popis = sc.next();
        System.out.println("Pozemek: "+popis+" má šířku: "+sirka+" m a délku: "+delka+" m.");
        System.out.println("Plocha pozemku je: "+(sirka*delka)+" m^2.");
        System.out.println("---------------");
    }
} catch (FileNotFoundException ex) { System.err.println("Nenalezen soubor: "+nazev+"!");
} catch (IOException ex) { System.err.println("Chyba čtení ze souboru "+nazev+": "+ex.getLocalizedMessage());
} catch (InputMismatchException ex) { System.err.println("Nesprávný formát čísla v souboru "+nazev+"! Poslední správně načtené číslo je: "+cislo+"!");
} finally {
    sc.close();
}

...

Delegování chyb   throws

• Může se také stát, že máme metodu, ve které nastává chyba, ale my nevíme, jak ji ošetřit (jak na ni správně zareagovat).
• V takovém případě můžeme použít klíčové slovo throws, kterým zařídíme, že v případě chyby metoda skončí a výjimka se takzvaně „deleguje“ nadřazenému kódu.

private void nactiSoubor() throws IOException {
    ... kód, kde může nastat chyba IOException, na kterou ale v tomto místě neumíme správně zareagovat...
    ... další kód, který se v případě chyby přeskočí...
}

public void zpracuj() {
    try {

        ... nějaký kód... 

        nactiSoubor();

        ... nějaký kód - pokud v metodě nactiSoubor() nastane chyba, tento kód se přeskočí... 

    } catch (IOException ex) { ... jak reagovat na chybu... 
    }
}

Vyhození vlastní výjimky   throw

• Můžeme také chtít sami za nějakých okolností vytvořit výjimku.
• To provedeme pomocí klíčového slova throw, za kterým následuje kód pro vytvoření instance některé výjimky.

if (castka > limit) {
    int rozdil = castka - limit;
    throw new MyException("Překročen limit o: "+rozdil+" Kč");
}

Proč používat výjimky?

1. Datové třídy můžeme používat v různých typech aplikací (mobilní aplikace, webové aplikace, grafické uživatelské rozhraní, příkazový řádek). Chyby se ale ošetřují pokaždé jinak. Je tedy vhodné nechat (delegovat) zpracování do místa v kódu, kde umím chybu řešit.
2. Chybové hlášení píšeme v místě, kde chyba nastala. Máme proto přístup k veškerým informacím tak, abychom mohli chybu podrobně popsat.
3. Je běžné, že voláme několik vnořených metod. Při použití výjimek nemusím testovat, zda kód proběhl v pořádku a kód tak bude přehlednější. Srovnej:

Bez použití výjimek (červený kód řeší chybu)

public class Uzivatel {
    private LocalDate datumNarozeni;
    private boolean kontrolujDatumNarozeni(LocalDate datumNarozeni) {
        return LocalDate.now().isAfter(datumNarozeni);
    }
    public boolean setDatumNarozeni(LocalDate datumNarozeni) {
        if (! kontrolujDatumNarozeni) return false;
        this.datumNarozeni = datumNarozeni;
        return true;
        // Tato metoda musí předávat informaci o chybě, je tedy zbytečně složitá.
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Uzivatel uzivatel = new Uzivatel();
        if (uzivatel.setDatumNarozeni(LocalDate.of(2022,11,08))) {
            System.err.println("Nastala chyba při nastavení data narození!");
        }
    }
}

S použitím výjimek (červený a oranžový kód řeší chybu, oranžový kód lze generovat automaticky)

Při použití výjimek je zpracování chyby z největší části koncentrováno do místa, kde chybu zjistíme. Dále už se jen předává výjimka a nakonec se zobrazí chybové hlášení

public class Uzivatel {
    private LocalDate datumNarozeni;
    private void kontrolujDatumNarozeni(LocalDate datumNarozeni) throws Exception {
        LocalDate dnes = LocalDate.now();
        if (dnes.isBefore(datumNarozeni)) throw new Exception("Datum narození nesmí být v budoucnosti (dnes je "&dnes&", datum narození: "&datumNarozeni&")");
    }
    public void setDatumNarozeni(LocalDate datumNarozeni) throws Exception {
        kontrolujDatumNarozeni(datumNarozeni);
        this.datumNarozeni = datumNarozeni;
        // Tato metoda nemusí být „zaneřáděna“ kódem, řešícím výjimku.
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Uzivatel uzivatel = new Uzivatel();
        try {
            uzivatel.setDatumNarozeni(LocalDate.of(2022,11,08));
        } catch(Exception ex) {
            System.err.println(ex.getMessage);
        }
    }
}

Související stránky

• Práce se soubory v Javě
• Java: Textový vstup a výstup

Zdroje

• TutorialsPoint.com → Java Exceptions
• Java Documentation → Exceptions