Исключения в Java: грамотная обработка ошибок

Исключение (exception) — проблема, возникающая во время выполнения программы, прерывающая нормальный поток. Необработанные исключения приводят к аварийному завершению, поэтому их нужно перехватывать и обрабатывать.

Три категории исключений

• Проверяемые (Checked exceptions) — проверяются компилятором (compile-time). Нельзя игнорировать, обязательно обработать (try-catch или throws). Пример: FileNotFoundException, IOException.
• Непроверяемые (Unchecked exceptions / Runtime Exceptions) — возникают во время выполнения. Ошибки программирования: логические ошибки, неправильное использование API. Компилятор их не проверяет. Пример: NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException.
• Ошибки (Errors) — серьезные проблемы, выходящие за контроль программы (например, OutOfMemoryError, StackOverflowError). Обычно не обрабатываются.

Пример проверяемого исключения

import java.io.File;
import java.io.FileReader;

public class FilenotFound_Demo {
    public static void main(String args[]) {
        File file = new File("E://file.txt");
        FileReader fr = new FileReader(file); // компилятор требует обработки FileNotFoundException
    }
}

Пример непроверяемого исключения

public class Unchecked_Demo {
    public static void main(String args[]) {
        int num[] = {1, 2, 3, 4};
        System.out.println(num[5]); // ArrayIndexOutOfBoundsException
    }
}

Иерархия исключений

Все исключения наследуются от java.lang.Exception, который наследуется от Throwable. От Throwable также наследуется Error. Основные подклассы Exception: IOException и RuntimeException.

Основные методы Throwable

Метод	Описание
getMessage()	Подробное сообщение об ошибке
getCause()	Причина исключения (объект Throwable)
toString()	Имя класса + сообщение
printStackTrace()	Вывод трассировки стека в System.err
getStackTrace()	Массив элементов стека
fillInStackTrace()	Заполнение трассировки текущим стеком

Перехват исключений: try-catch

try {
    // защищённый код
} catch (ExceptionType e) {
    // обработка
}

Блок try должен следовать за catch или finally. Можно несколько catch-блоков подряд.

Пример

public class ExcepTest {
    public static void main(String args[]) {
        try {
            int a[] = new int[2];
            System.out.println("Access element three: " + a[3]);
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("Exception thrown: " + e);
        }
        System.out.println("Out of the block");
    }
}

Результат:

Exception thrown: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
Out of the block

Множественные catch-блоки

Исключение проверяется по порядку catch-блоков. Первым подходит наиболее конкретный тип.

Мульти-catch (Java 7+)

Один catch для нескольких типов:

catch (IOException | FileNotFoundException ex) {
    logger.log(ex);
    throw ex;
}

Ключевые слова throws и throw

• throws — в сигнатуре метода, указывает, что метод может выбросить проверяемое исключение (откладывает обработку).
• throw — явное выброс исключения: throw new RemoteException();

public void withdraw(double amount) throws RemoteException, InsufficientFundsException {
    // реализация
}

Блок finally

Выполняется всегда, независимо от исключения. Используется для очистки (закрытие ресурсов).

try {
    // код
} catch (Exception e) {
    // обработка
} finally {
    // очистка
}

Пример

public class ExcepTest {
    public static void main(String args[]) {
        int a[] = new int[2];
        try {
            System.out.println("Access element three: " + a[3]);
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("Exception thrown: " + e);
        } finally {
            a[0] = 6;
            System.out.println("First element value: " + a[0]);
            System.out.println("The finally statement is executed");
        }
    }
}

Try-with-resources (Java 7+)

Автоматическое управление ресурсами (AutoCloseable). Ресурсы закрываются автоматически в обратном порядке.

try (FileReader fr = new FileReader("file.txt")) {
    char[] a = new char[50];
    fr.read(a);
    for (char c : a) System.out.print(c);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

Требования: класс должен реализовывать AutoCloseable.

Пользовательские исключения

Создаются путём наследования от Exception (checked) или RuntimeException (unchecked).

public class InsufficientFundsException extends Exception {
    private double amount;
    public InsufficientFundsException(double amount) { this.amount = amount; }
    public double getAmount() { return amount; }
}

Пример использования

public class CheckingAccount {
    private double balance;
    public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException {
        if (amount <= balance) balance -= amount;
        else throw new InsufficientFundsException(amount - balance);
    }
}

Распространённые исключения

• JVM Exceptions: NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException, ClassCastException.
• Programmatic Exceptions: IllegalArgumentException, IllegalStateException.