Σε αυτή την ενότητα θα αναφερθούμε σε αντικείμενα τα οποία δημιουργούνται κατά την ροή εκτέλεσης ενός προγράμματος, όταν συμβαίνει κάτι αναπάντεχο ή μη διαχειρίσιμο από το πρόγραμμα. Σε αυτές της περιπτώσεις παράγεται ένα νέο αντικείμενο που ονομάζεται “εξαίρεση” (exception), με παράλληλη διακοπή της κανονικής ροής του προγράμματος. Ο προγραμματιστής καλείται να διαχειριστεί μέσα από επιπλέον κώδικα τις πιθανές εξαιρέσεις, και κατ' επέκταση να διαχειριστεί ομαλά τα γεγονότα από τα οποία προέρχονται.

Για να διασφαλίσουμε ότι το πρόγραμμά μας θα συνεχίσει την εκτέλεσή του ακόμη και αν συμβεί ένα απροσδόκητο γεγονός, χρησιμοποιούμε τον μηχανισμό διαχείρισης των εξαιρέσεων (exceptions). Το βασικό πλεονέκτημα που μας προσδίδει η χρήση των εξαιρέσεων είναι το γεγονός ότι μπορούμε να επιλέξουμε σε ποιο σημείο του προγράμματος θα διαχειριστούμε την εξαίρεση που έχει προκύψει.

Οτιδήποτε υπάρχει στην γλώσσα Java δεν είναι κάτι διαφορετικό απο αντικείμενο. Έτσι, ακόμη και οι εξαιρέσεις που μπορούν να προκληθούν, παράγουν ένα αντικείμενο το οποίο περιέχει όλες τις πληροφορίες που έχουν να κάνουν με το λάθος το οποίο έχει προκύψει όπως ο τύπος του λάθους και την κατάσταση που βρισκόταν το σύστημα όταν έγινε το λάθος αυτό.

Σε αυτό το σημείο ας δούμε ένα πολύ απλό και συχνό λάθος που μπορεί να προκύψει αν δεν το προσέξουμε εμείς ή ο χρήστης.

TestDivideByZero.java

import java.io.*;
import java.util.Scanner;
public class TestDivideByZero {
 
   public static void main (String[] args) {
      int x;
      int y;
      int result;
      Scanner input = new Scanner(System.in);
 
      System.out.print( "Enter first integer: " );
      x = input.nextInt();
 
      System.out.print( "Enter second integer: " );
      y = input.nextInt();
 
      result = x/y;
 
      System.out.printf( "Product is %d\n", result );
   }
}

Τι θα συμβεί στο παραπάνω πρόγραμμα αν ο 2ος αριθμός που θα δώσει ο χρήστης είναι 0; Επίσης αν ο χρήστης δεν δώσει αριθμό σαν είσοδο αλλά γράμμα;

Όπως καταλαβαίνουμε, θα πρέπει να προβλέψουμε όλες τις περιπτώσεις (ή τουλάχιστον τις πιο βασικές) στις οποίες ο χρήστης είτε από λάθος είτε επειδή είναι κακόβουλος θα δώσει σαν είσοδο κάτι το οποίο δεν είναι σωστό και θα προκαλέσει πρόβλημα. Το παραπάνω παράδειγμα είναι ένα από τα προβλήματα που μπορούν να δημιουργηθούν σε ένα πρόγραμμα και θα πρέπει να το καλύψουμε με σκοπό να μην σταματήσει η εκτέλεση του προγράμματος.

Στο παραπάνω παράδειγμα συνεπώς, το σύστημα θα παράξει ένα αντικείμενο που θα περιγράφει το είδος του λάθους που συνέβη. Πρέπει εμείς με κάποιον τρόπο:

1. να λάβουμε αυτό το αντικείμενο
2. να δούμε το λάθος που έχει προκύψει
3. να αντιμετωπίσουμε το λάθος έτσι ώστε το πρόγραμμά μας να επιστρέψει σε μια “σωστή” κατάσταση.

Στην προηγούμενη υποενότητα αναφερθήκαμε συνοπτικά στο αντικείμενο της εξαίρεσης. Εδώ θα δόυμε τον τρόπο με τον οποίο διαχειριζόμαστε τις εξαιρέσεις.

Κάθε τμήμα του κώδικα που υπάρχει περίπτωση να πυροδοτήσει μια εξαίρεση θα πρέπει να την εμπερικλείουμε σε ένα try block. Το block αυτό του κώδικα θα περιγράφει τον τρόπο αντιμετώπισης της κάθε πιθανής εξαίρεσης που μπορεί να προκύψει. Ο ορισμός του block είναι ο εξής:

try{
 
   /* 
    * code that may throw an exception here.
    */
 
}catch (ExceptionTypeOne ex) {
 
   /* 
    * exception handler for ExceptionTypeOne objects.
    */
 
}catch (ExceptionTypeTwo ex) {
 
   /* 
    * exception handler for ExceptionTypeOne objects.
    */
 
}

Εντός του try block βάζουμε τον κώδικα που μπορεί να δημιουργηθεί μια εξαίρεση. Κάθε catch block ορίζει ένα διαφορετικό τύπο εξαίρεσης μέσα σε παρένθεση (ExceptionTypeOne, ExceptionTypeTwo, κλπ). Εάν η εξαίρεση που παράγεται συμπίπτει ως προς τον τύπο της με ένα αντικείμενο που ορίζεται εντός της παρενθέσεως ενός catch block, τότε αυτό το block θα εκτελεστεί. Θα εκτελεστεί επομένως ο κώδικας αντιστοιχεί στον τύπο δεδομένων ο οποίος παράχθηκε από την εκάστοτε εξαίρεση.

Ας δούμε ένα μικρό τμήμα κώδικα που εντοπίζει ένα είδος εξαίρεσης το οποίο συναντήσαμε και παραπάνω:

TestDivideByZero.java

import java.io.*;
import java.util.Scanner;
public class TestDivideByZero {
 
   public static void main (String[] args) {
      int x, y, result;
 
      Scanner input = new Scanner(System.in);
 
      System.out.print( "Enter first integer: " );
      x = input.nextInt();
 
      System.out.print( "Enter second integer: " );
      y = input.nextInt();
 
      try {
           result = x/y;
           System.out.printf( "Product is %d\n", result );
      } catch (ArithmeticException ae) {
           System.out.println("ArithmeticException occured!");
           if(y == 0){
              System.out.println("Division by zero in particular");
           }
      }
 
   }
}

Όπως βλέπουμε έχουμε το προηγούμενο παράδειγμα, εμπλουτισμένο όμως με κώδικα διαχείρισης της διαίρεσης με το μηδέν. Ο κώδικας θα αναγνωρίσει ότι υπάρχει δημιουργείται ArithmeticException και συγκεκριμένα διαίρεση με το μηδέν (0) και θα εκτυπώσει τα σχετικά μηνύματα.

Παρακάτω δίνεται ένα πιο σύνθετο παράδειγμα μία μεθόδου που διαβάζει ένα αρχείο κειμένου και το επιστρέφει στη μορφή ενός String.

WholeFileReader.java

import java.io.*;
import java.lang.*;
 
public class WholeFileReader {
 
  public String readFile(String path) {
 
    try {
      File file = new File (path);
      FileReader fReader = new FileReader(file);
      BufferedReader in = new BufferedReader(fReader);
      String inputLine;
      StringBuffer strDocument = new StringBuffer();
      while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
        strDocument.append(inputLine);
        //throw new IOException();
      }
      System.out.println("Closing File!");
      fReader.close();
      return strDocument.toString();
    }
    catch(FileNotFoundException ex) {
      System.out.println("The specified file was not found at "+ path);
      return "";
    }   
    catch(IOException ex) {
      System.out.println("IOException occured while reading from file "+path);
    }    
    return "Nothing to return..";
  }
 
  public static void main(String args[]) {
    WholeFileReader wfr = new WholeFileReader();
    try {
      System.out.println(wfr.readFile(args[0]) );
    }
    catch(IndexOutOfBoundsException ex) {
      System.out.println("No file has been specified from command line!\n");
    }
  }
 
}

Παρατηρήστε ότι εμφανίζονται δύο catch blocks. Το πρώτο catch block αφορά ΙΟException objects, ενώ το δεύτερο catch block αφορά FileNotFoundException objects. Από τους συνδέσμους που παρατίθενται θα παρατηρήσετε ότι το FileNotFoundException είναι υποκλάση του IOException. Ο παραπάνω κώδικας θα μπορούσε να παραλείπει τις γραμμές

    catch(FileNotFoundException ex) {
      System.out.println("The specified file was not found at "+ path);
      return "";
    }   

καθώς ο μη εντόπισμός αρχείου θα ενέπιπτε σε IOException που είναι η γονική κλάση του FileNotFoundException. Σε αυτή την περίπτωση όμως όταν θα συνέβαινε κάποιο Exception δεν θα γνωρίζαμε εάν υπάρχει το αρχείο αλλά δεν μπορούμε να το διαβάσουμε ή δεν υπάρχει καθόλου το αρχείο που θέλουμε να διαβάσουμε στο filesystem.

Επίσης, δεν θα είχε κανένα νόημα να βάλουμε τα catch blocks με ανάποδη σειρά δηλ.

    catch(IOException ex) {
      System.out.println("IOException occured while opening file or reading from file "+path);
    }    
    catch(FileNotFoundException ex) {
      System.out.println("The specified file was not found at "+ path);
      return "";
    }

Σε αυτή την περίπτωση, ακόμη και ένα Exception του τύπου FileNotFoundException θα διαχειριστεί από το πρώτο block που διαχειρίζεται τα IOExcetpions.

Τέλος, στο παραπάνω παράδειγμα βγάλτε τα σχόλια από την γραμμή throw new IOException();

     while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
        strDocument.append(inputLine);
        //throw new IOException();
      }

για να δημιουργήσετε ένα IOException και παρατηρήστε την πορεία του κώδικα.

Εκτός από τα catch blocks τα οποία εκτελούνται όταν έχουμε κάποιο exception, μπορούμε να προσθέσουμε ένα finaly block το οποίο θα εκτελεστεί σε κάθε περίπτωση. Το finaly block θα εκτελεστεί στις παρακάτω περιπτώσεις:

• Εάν προκύψει η εξαίρεση που έχουμε φροντίσει να διαχειριστούμε (στο παρακάτω παράδειγμα FileNotFoundException).
• Εάν προκύψει μια εξαίρεση ενός τύπου που δεν έχουμε φροντίσει να διαχειριστούμε.
• Εάν δεν προκύψει καμία απολύτως εξαίρεση.

Δείτε το παρακάτω παράδειγμα όπου ενσωματώνει ένα finally block.

import java.io.*;
import java.lang.*;
 
public class WholeFileReader {
 
  public String readFile(String path) {
 
  FileReader fReader = null;
    try {
      File file = new File (path);
      fReader = new FileReader(file);
      BufferedReader in = new BufferedReader(fReader);
      String inputLine;
      StringBuffer strDocument = new StringBuffer();
      while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
        strDocument.append(inputLine);
        //throw new IOException();
      }
      fReader.close();
      return strDocument.toString();
    }
    catch(FileNotFoundException ex) {
      System.out.println("The specified file was not found!");
      return "";
    }
    catch(IOException ex) {
      System.out.println("IOException occured while reading from file "+path);
    }
    finally {
      if(fReader!=null) {
        try{
          System.out.println("Closing file!");
          fReader.close();
        }
        catch(IOException ex) {
          System.out.println("IOException occured while closing file "+path);
        }
      }
      else {
        System.out.println("File already closed!");
      }
 
    }
    return "";
  }
 
  public static void main(String args[]) {
    WholeFileReader wfr = new WholeFileReader();
    try {
      System.out.println(wfr.readFile(args[0]) );
    }
    catch(IndexOutOfBoundsException ex) {
      System.out.println("No file has been specified from command line!\n");
    }
  }
 
}

Ο λόγος που συνήθως χρησιμοποιήσουμε το finally block είναι για να συμπεριλάβουμε κώδικα που θέλουμε να εκτελεστεί σε όλες τις περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα να κλείσουμε ελεγχόμενα τα αρχεία του προγράμματος ή να κλείσουμε δικτυακές συνδέσεις (π.χ. συνδέσεις με βάσεις δεδομένων κ.α.). Στο παραπάνω παράδειγμα παραλλάσσεται η μέθοδος ReadFile του προηγούμενου παραδείγματος, ώστε στο finally block η μέθοδος κλείνει το αρχείο που άνοιξε. Η διαφορά σε σχέση με την προηγούμενη μέθοδο είναι ότι ακόμη και εάν δημιουργηθεί ένα exception την ώρα που διαβάζουμε η ροή του προγράμματος θα περάσει από το finally block και το αρχείο θα κλείσει. Αυτό δεν ισχύει στο παράδειγμα που δώσαμε προηγούμενα.

Στο παραπάνω παράδειγμα δείτε την πορεία του κώδικα βγάζοντας τα σχόλια και βάζοντας σε σχόλια την γραμμή που δημιουργεί το IOException.

      while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
        strDocument.append(inputLine);
        //throw new IOException();
      }

Στην προηγούμενη ενότητα δείξαμε πως μπορούμε να χειριστούμε μια εξαίρεση όταν προκύπτει. Η Java μας δίνει την δυνατότητα να μην διαχειριστούμε την εξαίρεση μέσα στην μέθοδο που προκύπτει, αλλά να σε κάποια άλλη μέθοδο πιο πάνω που καλεί την μέθοδο που προκύπτει. Ας ξαναδούμε το προηγούμενο παράδειγμα ελαφρά παραλλαγμένο.

1. Κατ' αρχήν διαχωρίζουμε το FileNotFoundException από to IOException σε δύο διαφορετικά try blocks.
2. Στην συνέχεια κάνουμε comment-out τις γραμμές που ελέγχουν το FileNotFoundException και αντ' αυτού προσθέτουμε μία δήλωση throws FileNotFoundException στην δήλωση της μεθόδου.
3. Τέλος διαχειριζόμαστε την εξαίρεση μέσα στη μέθοδο main.

import java.io.*;
import java.lang.*;
 
public class WholeFileReader {
 
  public String readFile(String path) throws FileNotFoundException {
    FileReader fReader = null;
 
    try {
      File file = new File (path);
      fReader = new FileReader(file);
      BufferedReader in = new BufferedReader(fReader);
      String inputLine;
      StringBuffer strDocument = new StringBuffer();
      try {
        while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
          strDocument.append(inputLine);
        }
 
      }
      catch(IOException ex) {
        System.out.println("IOException occured while reading from file "+path);
      }      
      return strDocument.toString();
    }
    /* //Remove exception from here. Handle it at a higher level
    catch(FileNotFoundException ex) {
      System.out.println("The specified file was not found at "+ args[0]);
    }*/
    finally {
      if( fReader != null) {
        try {
          System.out.println("Closing file");
          fReader.close();
        } 
        catch(IOException ex) {
          System.out.println("IOException occured while closing file "+path);
        }
      }
    }
 
  }
 
  public static void main(String args[]) {
    WholeFileReader wfr = new WholeFileReader();
    try {
      System.out.println(wfr.readFile(args[0]) );
    }
    catch(IndexOutOfBoundsException ex) {
      System.out.println("No file has been specified!\n");
    }
    catch(FileNotFoundException ex) {
      System.out.println("The specified file was not found at "+ args[0]);
    }
  }
 
}

Στον παραπάνω κώδικα βλέπουμε την περίπτωση στην οποία δεν διαχειριζόμαστε την εξαίρεση εντός της μεθόδου readFile αλλά αφήνουμε να περνάμε την εξαίρεση στην μέθοδο που την καλεί (στην περίπτωση μας η main) και την διαχειριζόμαστε εκεί. Eφόσον δεν διαχειριζόμαστε το Exception στην δήλωση της μεθόδου υπάρχει η επιπλέον δήλωση throws FileNotFoundException, όπου περιγράφεται ποια Exceptions μπορεί να “πετάξει” η κάθε μέθοδος στις μεθόδους που την καλούν. Μία μέθοδος μπορεί να κάνει throw περισσότερα του ενός Exceptions. Η δήλωση throw υποχρεώνει τον compiler να βγάλει σφάλμα

• εάν δεν διαχειριστούμε τον συγκεκριμένο τύπο Exception στην μέθοδο από την οποία καλούμε την μέθοδο με την δήλωση throw.
• ή εάν δεν έχουμε μία δήλωση throw για το συγκεκριμένο τύπο Exception στην δήλωση της μεθόδου από την οποία καλούμε την εν λόγω μέθοδο.

Στις προηγούμενες ενότητες είδαμε τον τρόπο με τον οποίο χειριζόμαστε μια εξαίρεση. Μέχρι αυτό το σημείο έχουμε αναφερθεί σε εξαιρέσεις που παρέχονται από κλάσεις του συστήματος. Πως όμως δημιουργούνται αυτές οι εξαιρέσεις και πως και εμείς μπορούμε να καλέσουμε μια εξαίρεση;

Επανερχόμενοι στο παράδειγμα ανάγνωσης ενός αρχείου ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να δημιουργούμε μία εξαίρεση αν το αρχείο είναι άδειο, δηλ δεν περιέχει κανένα χαρακτήρα. Για τον σκοπό αυτό δημιουργούμε ένα νέο τύπο εξαίρεσης με όνομα EmptyFileException.

EmptyFileException.java

public class EmptyFileException extends java.lang.Exception {
}

Όπως τονίσαμε και παραπάνω η εξαίρεση είναι και αυτή ένα αντικείμενο. Για να καλέσουμε ένα αντικείμενο εξαίρεσης το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να βάλουμε τη δεσμευμένη λέξη throw και δίπλα το αντικείμενο της εξαίρεσης που θέλουμε να καλέσουμε. Στο παρακάτω παράδειγμα, εάν μετά την ολοκλήρωση διαβάσματος του αρχείου αντιληφθούμε ότι το αρχείο που διαβάσαμε ήταν κενό τότε το πρόγραμμα μας δημιουργεί το παραπάνω Exception. Δείτε τον κώδικα.

import java.io.*;
import java.lang.*;
 
public class WholeFileReader {
 
  public String readFile(String path) throws FileNotFoundException, EmptyFileException {
    FileReader fReader = null;
 
    try {
      File file = new File (path);
      fReader = new FileReader(file);
      BufferedReader in = new BufferedReader(fReader);
      String inputLine;
      StringBuffer strDocument = new StringBuffer();
      try {
        while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
          strDocument.append(inputLine);
        }
 
      }
      catch(IOException ex) {
        System.out.println("IOException occured while reading from file "+path);
      }
      if( strDocument.toString().isEmpty() ) {
         throw new EmptyFileException();
      }
      return strDocument.toString();
    }
 
    finally {
      if( fReader != null) {
        try {
          //System.out.println("Closing file");
          fReader.close();
        } 
        catch(IOException ex) {
          System.out.println("IOException occured while reading from file "+path);
        }
      }
    }
 
  }
 
  public static void main(String args[]) {
    WholeFileReader wfr = new WholeFileReader();
    try {
      System.out.println(wfr.readFile(args[0]) );
    }
    catch(IndexOutOfBoundsException ex) {
      System.out.println("No file has been specified!\n");
    }
    catch(FileNotFoundException ex) {
      System.out.println("The specified file was not found at "+ args[0]);
    }
    catch(EmptyFileException ex) {
      System.out.println("File is empty!!!");
    }
  }
 
}