🗊Презентация Исключительные ситуации

Исключительные ситуации

План лекции Возникновение ошибок и подходы к их обработке Исключения и их классификация Объявляемые исключения Отлов исключений Выбрасывание исключений Создание типов исключений Подходы к отладке приложений

Э… Проблемы В процессе выполнения программные приложения встречаются с ситуациями, приводящими к возникновению ошибок Ошибки бывают различной степени тяжести Ошибки необходимо каким-либо способом учитывать и обрабатывать Ошибки возникают в случае: некорректного ввода данных сбоев оборудования нарушения ограничений среды выполнения программного кода

Обработка ошибок Обеспечение стабильности и надежности работы программы Дружественное поведение конечного программного продукта Безопасность в процессе выполнения Удобство при написании программного кода

Подходы к обработке ошибок Возвращение методом кода ошибки Возвращается только код ошибки Используются «свободные» значения возвращаемого типа

Механизм обработки Создается и «выбрасывается» объект исключения, содержащий информацию об ошибке Выполнение текущего потока вычислений приостанавливается Завершается выполнение блоков и методов в цепочке вызовов вплоть до кода, отлавливающего исключение Поток вычислений возобновляется, причем выполняется код обработчика исключения

Поиск обработчика исключения

Классификация исключений Объявляемые (проверяемые, checked) Носят предсказуемый характер Указываются в объявлении метода Наследуют от класса Exception

Классификация исключений Синхронные Непосредственный итог выполнения определенной инструкции Могут быть объявляемыми и необъявляемыми

Базовые классы исключений

Объявление исключений Сведения об исключениях метода не менее важны, чем тип возвращаемого им значения Мораль: их надо обозначать в заголовке

Особенности объявления исключений В списке должны присутствовать те объявляемые исключения, которые не обрабатываются в теле самого метода Метод вправе выбросить исключение типа, наследного от заявленного в throws Запрещено генерировать объявляемые исключения типов, не заявленных в throws

Особенности объявления исключений Объявляются все объявляемые исключения, не обработанные в теле метода Статические блоки инициализации и инициализирующие выражения не могут выбрасывать исключения Нестатические блоки инициализации могут генерировать объявляемые исключения, только если их тип указан во всех throws всех конструкторов класса

Вызов метода со списком исключений Варианты действий Отловить исключения и обработать их Отловить исключения и вместо них сгенерировать исключения типов, указанных в собственном предложении throws Объявить соответствующие исключения в предложении throws текущего метода и позволить им «пройти через код»

Важное замечание Каждое исключение имеет как формальную причину возникновения, так и фактическую Исключение должно отлавливаться и обрабатываться на том уровне (по стеку, порядку вызова методов), где его: можно обработать; имеет смысл обрабатывать. Обработка исключений не сводится к выводу сообщений в консоль и записи в журнал (logger)!

Отлов исключений Особый синтаксис описания обработчиков исключений Конструкция try/catch/finally

Блок try Заключает в себе блок кода, выполняемый успешно при нормальных обстоятельствах Тело выполняется вплоть до: Момента возникновения исключительной ситуации Благополучного достижения конца блока Конкретный блок в процессе выполнения может выбросить только одно исключение

Блок catch «Внутренний метод» с параметром типа исключения, которое им обрабатывается Способен: Выполнить некоторые восстановительные действия Выбросить собственное исключение Осуществить необходимые действия и передать управление последующим инструкциям Количество блоков catch не регламентировано

Блок catch Предложения catch рассматриваются последовательно до обнаружения среди них того, тип которого допускает присвоение выброшенного исключения Использовать широкий тип (например, Exception) в качестве отлавливаемого – не лучшая мысль! Список предложений catch просматривается только один раз!

Блок finally Блок finally выполняется в любом случае: При успешном выполнении try При выбрасывании исключения При передаче управления по break или return! Блок finally необязателен Если есть finally, блоки catch необязательны Если присутствует, то выполняется после завершения работы остальных фрагментов кода try

Выбрасывание исключений Объявляемые и необъявляемые исключения, выбрасываемые вызываемыми методами и операторами Явно (принудительно) выбрасываемые исключения

Создание типов исключений Создается новый тип, наследующий от более широкого типа, подходящего по смыслу (например, java.lang.IndexOutOfBoundsException) Само то, что выбрасывается исключение более узкого типа, несет в себе информацию В состав нового типа могут вводиться новые поля и методы Чаще всего класс содержит только два конструктора (по умолчанию и с параметром-строкой), просто вызывающие конструкторы родительского класса Современные среды разработки облегчают создание собственных классов исключений

Отладка приложений Собственные средства Добавление дополнительного кода Вывод данных на печать Вывод данных в системные журналы (logging) Создание дополнительных методов проверки

Преимущества от использования исключений Единая логика обработки ошибок Обработка ошибок на любом уровне Выделение и обработка категорий ошибок Разделение логики по обработке ошибок и бизнес-логики приложения Необходимость обработки объявляемых исключений Возможность действий по восстановлению

Наследование

План лекции Наследование классов и создание объектов дочерних классов Переопределение методов Сокрытие полей Завершенные и абстрактные методы и классы Описание и применение интерфейсов

Наследование в Java Виды наследования Класс Расширяет класс и/или Реализует интерфейс(ы) Интерфейс Расширяет интерфейс(ы)

Расширение классов Класс может расширить только один класс Расширяющий класс называется производным (дочерним, подклассом) Расширяемый класс называется базовым (родительским, суперклассом)

Конструкторы дочерних классов Вызываются при создании объектов дочерних классов Могут вызывать друг друга по ключевому слову this() Могут вызывать конструкторы базового класса по ключевому слову super(...) Ключевое слово super() может не использоваться, только если в родительском классе существует конструктор по умолчанию

Порядок создания объекта Порядок вызова конструкторов: Вызов конструктора базового класса Присваивание исходных значений полям объекта посредством выполнения соответствующих выражений и блоков инициализации Выполнение инструкций в теле конструктора (конструкторов) Состояние объекта инициализируется «послойно» от Object до конкретного класса

Забавный пример

И его результат

Совпадение имен методов в родительском и дочернем классах Сигнатуры различны Перегрузка – добавляется метод с другими параметрами Сигнатуры совпадают Переопределение – замещение версии метода, объявленной в базовом классе, новой, с точно такой же сигнатурой

Переопределение методов При обращении извне объекта производного класса к его методу всегда вызывается новая версия метода Доступ к методу базового класса изнутри объекта дочернего класса может быть получен с помощью ключевого слова super Уровень доступа метода при переопределении не может сужаться Методы private не переопределяются

Переопределение методов В предложении throws дочернего метода не может быть типов исключений, несовместимых с типами в предложении throws родительского метода Переопределенный метод может быть снабжен модификатором abstract Признаки synchronized, native и strictfp могут изменяться произвольно

Сокрытие полей Поля не переопределяются, но скрываются Тип поля при сокрытии можно изменить Поле базового класса при сокрытии продолжает существовать, но недоступно непосредственно по имени Доступ можно получить с помощью ключевого слова super либо через ссылочную переменную родительского типа Имеет право на существование следующая конструкция: (VeryBaseClass)this

Служебное слово super Действует как ссылка на текущий экземпляр по контракту базового класса Может быть использовано в теле любого нестатического члена класса Формы использования super(...) super.method(...) super.field

Сокрытие статических членов Статические члены не могут быть переопределены, они скрываются Обычно для доступа используется имя класса, поэтому проблем не возникает Если используется ссылка, то учитывается объявленный тип ссылки, а не фактический тип объекта

Давешний результат

Замечание Важно понимать, что: Переопределение методов – фундаментальный механизм ООП, в частности, обеспечивающий полиморфизм Сокрытие полей – последствие отсутствия ограничений на имена полей

Завершенные методы и классы Завершенный метод не допускает переопределения Завершенный класс не допускает расширения

Абстрактные классы и методы Абстрактные методы описывают сигнатуру без реализации Класс с абстрактными методами обязан быть абстрактным Расширяющий класс может перекрыть своими абстрактными родительские реализованные методы Абстрактный класс не обязан иметь абстрактные методы Создавать объекты абстрактных типов нельзя!

Контракт класса Набор методов и полей класса, открытых для доступа извне тем или иным способом, в совокупности с описанием их назначения Способ выражения обещаний автора относительно того, на что способен и для чего предназначен созданный им продукт

Наследование Практическое воплощение наследования Наследование контракта или типа, в результате чего производный класс получает тип базового, поэтому может быть использован полиморфным образом Наследование способов реализации, в результате производный класс приобретает функциональные характеристики базового в виде набора доступных полей и методов

Понятие интерфейса Позволяет описать тип в полностью абстрактной форме Экземпляры интерфейсов создавать нельзя Классы способны реализовывать один или несколько интерфейсов Реализация классом интерфейса означает согласие класса на внешний контракт, описываемый реализуемым интерфейсом

Наследование в Java Виды наследования Класс Расширяет класс Реализует интерфейсы Интерфейс Расширяет интерфейсы

Объявление интерфейсов Все члены интерфейса по умолчанию обладают признаком public Применение других модификаторов редко имеет смысл Бывают пустые интерфейсы

Константы в интерфейсах Имеют неявные модификаторы public static final Должны быть снабжены инициализаторами

Методы в интерфейсах Имеют неявные модификаторы public abstract Не могут иметь модификаторов native synchronized strictfp static final

Расширение интерфейсов интерфейсами Допускается сокрытие констант Переопределение метода не несет семантической нагрузки Совпадение имен наследуемых методов не несет семантической нагрузки

Реализация интерфейсов классами Интерфейсы реализуются классами Класс может реализовывать несколько интерфейсов Если класс не реализует все методы «наследуемых» интерфейсов, он является абстрактным

Интерфейс или абстрактный класс? Интерфейсы обеспечивают инструментарий множественного наследования, производный класс способен наследовать одновременно несколько интерфейсов Класс может расширять единственный базовый класс, даже если тот содержит только абстрактные методы

Интерфейс или абстрактный класс? Абстрактный класс частично может быть реализован, он вправе содержать члены, помеченные как protected и/или static и т.п. Структура интерфейса ограничена объявлениями public-констант и public-методов без какой бы то ни было реализации

Ссылки интерфейсных типов Допускаются ссылки интерфейсных типов Такая ссылка позволяет выполнять над объектом операции, описанные во внешнем контракте, обусловленном типом интерфейса Такое средство существенно расширяет возможности полиморфизма

Использование типов Ссылочные типы Неявное приведение Явное приведение

Пустые интерфейсы Существуют пустые интерфейсы, объявления которых не содержат ни констант, ни методов Реализация таких интерфейсов обычно означает способность объекта к чему-либо Ссылка такого типа редко имеет смысл (т.к. внешний контракт пуст) Даже такая ссылка позволяет выполнять методы объекта… а именно методы, объявленные в классе Object, поскольку они есть у абсолютно любого объекта

Спасибо за внимание!

Дополнительные источники Арнолд, К. Язык программирования Java [Текст] / Кен Арнолд, Джеймс Гослинг, Дэвид Холмс. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2001. – 624 с. Вязовик, Н.А. Программирование на Java. Курс лекций [Текст] / Н.А. Вязовик. – М. : Интернет-университет информационных технологий, 2003. – 592 с. Хорстманн, К. Java 2. Библиотека профессионала. Том 1. Основы [Текст] / Кей Хорстманн, Гари Корнелл. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2010 г. – 816 с. Эккель, Б. Философия Java [Текст] / Брюс Эккель. – СПб. : Питер, 2011. – 640 с. JavaSE at a Glance [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/index.html, дата доступа: 21.10.2011. JavaSE APIs & Documentation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/api-jsp-136079.html, дата доступа: 21.10.2011.