Виключення в Java: що це і як їх використовувати 

Виключення в Java – це механізм опрацювання помилок, який дає змогу програмістам ловити “баги” у своїх програмах. Виключення дають змогу створювати структуровані блоки коду, які можуть перехоплювати й обробляти помилки, що виникають, а також надавати інформацію про проблему, що виникла.

Що таке виключення: загальне пояснення

Виключення – це об’єкт, який являє собою помилку або непередбачений стан під час виконання програми. Коли виникає виключення, JVM (Java Virtual Machine) генерує об’єкт-виключення, який потім передається стеком викликів (stack of calls), доки не буде знайдений блок коду, що може обробити цей виключення.

Виключення можуть з’явитися з різних причин, наприклад, помилка введення-виведення, ділення на нуль, відсутність доступу до файлу та інші непередбачувані ситуації. Завдяки виключенням програмісти можуть обробляти ці помилки і створювати альтернативний шлях виконання програми.

Ієрархія виключень у Java

У Java виключення організовані в ієрархічну структуру класів. Усі виключення успадковуються від класу `Throwable`, який є кореневим класом ієрархії винятків. Клас `Throwable` має два основні підкласи: `Error` і `Exception`.

1. `Error`. Представляє серйозні помилки, з якими зазвичай неможливо впоратися під час виконання програми. Наприклад, `OutOfMemoryError` виникає, коли в пам’яті не вистачає місця для створення нових об’єктів.
2. `Exception`. Представляє помилки, які виникають під час виконання програми, але зазвичай можуть бути оброблені або враховані. Винятки в цій категорії поділяються на два підвиди: виключення, що перевіряються (`checked exceptions`), і виключення, що не перевіряються (`unchecked exceptions`).

Ієрархія виключень у Java дає змогу програмістам гнучкіше обробляти помилки, перехоплюючи їх на відповідних рівнях і надаючи адекватні рішення для розв’язання проблем.

Типи виключень у Java: Перевіряються та неперевіряються

У Java виключення можна розділити на два основні типи: винятки, що перевіряються, та виключення, що не перевіряються.

Перевіряються виключення (checked exceptions) – це виключення, що мають бути оброблені або оголошені в сигнатурі методу за допомогою ключового слова `throws`. Компілятор Java перевіряє, щоб програмісти обробили або передали далі всі перевірені виключення.

Приклади виключень, що перевіряються, – це `IOException`, `SQLException`, `ClassNotFoundException` та інші. Наприклад, `IOException` – це виключення, що перевіряється, який може виникнути під час роботи з файлами.

Неперевірювані виключення (unchecked exceptions) – це виключення, що не потребують явного опрацювання або оголошення в сигнатурі методу. Зазвичай вони є результатом помилок програмування або непередбачених умов, таких як `NullPointerException`, `ArrayIndexOutOfBoundsException` тощо. Наприклад, `NullPointerException` – це неперевірюване виключення, яке виникає при зверненні до об’єкта, що має значення `null`.

Неперевірені виключення успадковуються від класу `RuntimeException` або його підкласів. Компілятор Java не вимагає обов’язкового опрацювання або оголошення неперевірених виключень, тому їхнє опрацювання залишається на розсуд програміста.

 Обробка виключень у Java: блоки try, catch і finally

Обробка виключень у Java здійснюється за допомогою блоків `try`, `catch` і `finally`.

Start Courses

Foxminded

From Zero to Hero

See Details

Блок `try` містить код, який може спричинити виключення. Блок `try` містить код, який може спричинити виключення.

Блок `catch` слідує одразу після блоку `try` і містить код, який буде виконано, якщо виникне виключення. У блоці `catch` вказується тип винятку, який ми хочемо перехопити, і відповідний код обробки помилки.

Блок `finally` використовується, наприклад, для закриття відкритих ресурсів або виконання завершальних операцій.

Оператори throw і throws

Оператор `throw` використовується для генерування виключень у програмі. Ми можемо використовувати оператор `throw`, щоб викинути виключення при виникненні певних умов.

Ключове слово `throws` використовується в сигнатурі методу для зазначення типів виключень, які може викинути метод. Якщо метод викидає виключення, що перевіряються, він повинен оголосити ці виключення за допомогою `throws`.

`throw` (оператор): коли в програмі виникає виняткова ситуація, програміст може використати оператор `throw` для явного викиду (генерації) виключення. Синтаксис оператора `throw` має такий вигляд:

```java

   throw вираз_виключення;

   ```

Тут `вираз_виключення` являє собою об’єкт-виключення або екземпляр класу виключення, який потрібно згенерувати.

Приклад використання оператора `throw`

```java

   public void divide(int dividend, int divisor) {

       if (divisor == 0) {

           throw new ArithmeticException("Ділення на нуль неприпустимо");

       }

       int result = dividend / divisor;

       System.out.println("Результат: " + result);

   }

   ```

У наведеному прикладі, якщо значення `divisor` дорівнює нулю, то буде згенеровано виключення `ArithmeticException` з повідомленням “Ділення на нуль неприпустимо”.

`throws` (ключове слово): Ключове слово `throws` використовується в оголошенні методу для зазначення списку виключень, які метод може генерувати. Коли метод викликається, код повинен або обробити можливі виключення, зазначені в списку `throws`, за допомогою блоку `try-catch`, або передати виключення вище по стеку викликів. Синтаксис використання ключового слова `throws` наступний:

```java

   модифікатор_доступу повертається_тип метод() throws виключення1, виключення2, ... {

       // тіло метода

   }

   ```

Тут `виключення1`, `виключення2`, і т.д. – це типи винятків, які метод може генерувати.

Приклад оголошення методу з використанням `throws`:

```java

   public void readFile() throws FileNotFoundException, IOException {

       // код для читання файла

   }

   ```

У цьому прикладі метод `readFile` може генерувати виключення `FileNotFoundException` і `IOException`. Код, що викликає цей метод, повинен або обробити ці винятки, або передати їх вище по стеку викликів.

Обидва оператори `throw` і `throws` дають змогу програмістам контролювати потік виконання програми під час виникнення виключень і надавати інформацію про можливі помилкові ситуації.

Які практичні завдання вирішуються за допомогою виключень у Java

У мові програмування Java винятки використовуються для опрацювання помилок і незвичайних ситуацій. Використання виключень забезпечує більш надійне та передбачуване виконання програми. Ось кілька практичних завдань, для яких можна використовувати виключення в Java:

Обробка введення-виведення. Під час роботи з файлами, мережевими з’єднаннями або іншими джерелами введення-виведення можуть виникати помилки, як-от неможливість відкриття файлу або проблеми зі з’єднанням. Використання виключень дозволяє виявляти й обробляти такі ситуації, наприклад, видаючи повідомлення про помилку.

Робота з базами даних. Під час взаємодії з базами даних можуть виникати помилки, пов’язані з підключенням, запитами або обробкою даних. Виключення дають змогу обробляти такі помилки та вживати заходів щодо відновлення або інформувати користувача.

Парсинг і валідація даних. Під час парсингу або валідації даних, наприклад, під час зчитування та обробки вхідних даних користувача, можуть виникати помилки, якщо дані не відповідають очікуваному формату або не проходять перевірку на валідність. Використання виключень дає змогу виявляти такі помилки та вживати відповідні дії, наприклад, повідомляти користувача про некоректні дані.

Робота з потоками. Під час багатопотокового програмування виникають проблеми, пов’язані із синхронізацією доступу до спільних ресурсів. Виключення можуть бути використані для опрацювання таких ситуацій, наприклад, коли один потік намагається отримати доступ до ресурсу, який уже зайнятий іншим потоком.

Обробка некоректних операцій. У програмі можуть виникати некоректні операції або невірні параметри, які неможливо виконати. Виключення дають змогу виявляти такі ситуації та обробляти їх, наприклад, викидаючи виняток із відповідним повідомленням про помилку.

Валідація вхідних даних. Під час розроблення програм із користувацьким інтерфейсом важливо перевіряти та валідувати вхідні дані, щоб запобігти некоректним операціям або неправильній поведінці програми. Виключення дають змогу перевіряти вхідні дані та обробляти помилки, пов’язані з некоректними значеннями або неприпустимими діями.

Це лише кілька прикладів завдань, для яких використання виключень у Java може бути корисним. Загалом, виключення надають механізм опрацювання помилок і контролю над незвичними ситуаціями, що можуть виникнути в програмі, і дають змогу вжити відповідних дій для забезпечення коректної роботи програми.

Висновок: Важливість правильної обробки виключень у Java

Правильна обробка виключень є важливою частиною розробки програм на Java. Вона робить додатки надійнішими та безпечнішими, запобігаючи збоям через помилки.  

Правильне опрацювання виключень допомагає програмістам передбачити і запобігти непередбачуваним ситуаціям, надати користувачеві інформацію про помилку, що виникла, і вжити адекватних заходів для відновлення або завершення роботи програми.