Слайд 1Исключительные ситуации
© Составление, Будаев Д.С., Гаврилов А.В., 2013
Лекция 4.1
УНЦ «Инфоком»
Самара
2013
Слайд 2План лекции
Возникновение ошибок и подходы к их обработке
Исключения и их
классификация
Выбрасывание исключений
Отлов исключений
Создание типов исключений
Подходы к отладке приложений
Слайд 3Э… 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
Слайд 4Обработка ошибок
Обеспечение стабильности и надежности работы программы
Дружественное поведение конечного программного
продукта
Безопасность в процессе выполнения
Удобство при написании программного кода
Противоречие!
Слайд 5Подходы к обработке ошибок
Возвращение методом кода ошибки
Возвращается только код ошибки
Используются
«свободные» значения возвращаемого типа
Встроенный в язык механизм проверки и обработки
int
errNum = firstMethod();
if (errNum == -1) {
// обработка 1-ой ошибки
}
else if(errNum == -2) {
// обработка 2-ой ошибки
}
if ((ans = sqrt(val)) < 0) {
// Обработка ошибки
}
else {
// Продолжение вычислений
}
try {
someBusinessLogic();
...
anotherBusinessLogic()
}
catch(Exception1 e1) {
// обработка 1-ой ошибки
}
...
catch(ExceptionN eN) {
// обработка N-ой ошибки
}
finally {
// выполнение завершающих
// работу действий
}
Слайд 6Механизм 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
Слайд 7Поиск обработчика исключения
main(String[] args)
obj1.method1()
Class1.staticMethod()
obj2.method145()
obj67.method35()
Exception
Class1.staticMethod()
найден
obj48.method565()
Exception
не найден
JVM
Слайд 8Классификация исключений
Объявляемые
(проверяемые, checked)
Носят предсказуемый характер
Указываются в объявлении метода
Наследуют от класса
Exception
Необъявляемые
(непроверяемые, unchecked)
Обусловлены логикой кода
Не указываются в объявлении метода
Наследуют от классов
RuntimeException, Error
Слайд 9Классификация исключений
Синхронные
Непосредственный итог выполнения определенной инструкции
Могут быть объявляемыми и необъявляемыми
Асинхронные
Не
зависят от выполняемой инструкции
Внутренние ошибки JVM
Результат работы deprecated методов
Слайд 11Объявление исключений
Сведения об исключениях метода не менее важны, чем тип
возвращаемого им значения
Мораль: их надо обозначать в заголовке
class OurClass
{
public
int someMethod() throws
SomeException1, SomeException2
{
/* Код который может породить
SomeException1 или SomeException2 */
}
}
Слайд 12Особенности 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
Слайд 13Особенности объявления исключений
Объявляются все объявляемые исключения, не обработанные в теле
метода
Статические блоки инициализации и инициализирующие выражения не могут выбрасывать объявляемые
исключения
Нестатические блоки инициализации могут генерировать объявляемые исключения, только если их тип указан во всех throws всех конструкторов класса
{if (a < 0) { throw new IOException(); }…}
Слайд 14Вызов метода со списком исключений
Варианты действий
Отловить исключения и обработать их
Объявить
соответствующие исключения в предложении throws текущего метода и позволить им
«пройти через код»
Отловить исключения и вместо них сгенерировать исключения типов, указанных в собственном предложении throws
Слайд 15Важное 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)!
Слайд 16Отлов исключений
Особый синтаксис описания обработчиков исключений
Конструкция try/catch/finally
try {
Инструкции
} catch
(ТипИсключения1 идентификатор1) {
Инструкции
} catch (ТипИсключения2 идентификатор2) {
Инструкции
...
} finally
{
Инструкции
}
Слайд 17Блок 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
Слайд 18Блок 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
Слайд 19Блок 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!
Слайд 20Блок 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 есть finally без catch, он выполняется после завершения работы фрагментов кода try
Слайд 21Выбрасывание исключений
Объявляемые и необъявляемые исключения, выбрасываемые вызываемыми методами и операторами
Явно
(принудительно) выбрасываемые исключения
throw referenceToThrowableObject;
throw new NoSuchAttributeException(name);
Слайд 22Создание 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 2 конструктора (по умолчанию и с параметром-строкой), просто вызывающие конструкторы родительского класса
Современные среды разработки облегчают создание собственных классов исключений
Слайд 23Отладка приложений
Собственные средства
Добавление дополнительного кода
Вывод данных на печать
Вывод данных в
системные журналы (logging)
Создание дополнительных методов проверки
Отладчики (debuggers)
В составе JDK,
в составе
среды разработки (IDE),
отладчики сторонних компаний
Использование
точек останова,
пошаговых режимов,
просмотра состояния объектов
Слайд 24Преимущества 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
Слайд 25Наследование
© Составление, Будаев Д.С., Гаврилов А.В., 2013
Лекция 4.2
УНЦ «Инфоком»
Самара
2013
Слайд 26План лекции
Наследование классов и создание объектов дочерних классов
Переопределение методов
Сокрытие полей
Завершенные
и абстрактные методы и классы
Описание и применение интерфейсов
Слайд 27Наследование в Java
Виды наследования
Класс
Расширяет класс и/или
Реализует интерфейс(ы)
Интерфейс
Расширяет
интерфейс(ы)
Слайд 28Расширение классов
Класс может расширить только один класс
Расширяющий класс называется производным
(дочерним, подклассом)
Расширяемый класс называется базовым (родительским, суперклассом)
class MyClass1 {
}
class MyClass2
extends MyClass1 {
}
Слайд 29Конструкторы 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
Слайд 30Порядок 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
Слайд 31Забавный пример
class SuperShow {
public String str = "SuperStr";
public
void show() {
System.out.println("Super.show(): " + str);
}
}
class ExtendShow
extends SuperShow {
public String str = "ExtendStr";
public void show() {
System.out.println("Extend.show(): " + str);
}
}
Слайд 32И его результат
public static void main(String[] args) {
ExtendShow ext
= new ExtendShow();
SuperShow sup = ext;
System.out.println("ext.str = "
+ ext.str);
System.out.println("sup.str = " + sup.str);
ext.show();
sup.show();
}
ext.str = ExtendStr
sup.str = SuperStr
Extend.show(): ExtendStr
Extend.show(): ExtendStr
Слайд 33Совпадение 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
Слайд 34Переопределение методов
При обращении извне к методу объекта производного класса по
ссылке его родительского типа всегда вызывается новая версия метода
Доступ к
методу базового класса изнутри объекта дочернего класса может быть получен с помощью ключевого слова super
Уровень доступа к методу при переопределении не может сужаться
Методы private не переопределяются
Слайд 35Переопределение методов
class ChildClass extends ParentClass {
public String getInfo() {
return "child"; }
}
ChildClass child = new ChildClass();
System.out.println(child.getInfo()); // child
ParentClass parent
= child;
System.out.println(parent.getInfo()); // а тут?
class ParentClass {
public String getInfo() { return "parent"; }
}
Слайд 36Переопределение методов
class ChildClass extends ParentClass {
// это не переопределенный
метод!
public String getInfo() { return "child"; }
}
class ParentClass {
private String getInfo() { return "parent"; }
}
public static void main(String[] args) {
Parent object = new Child();
object.getInfo(); // а тут?
}
Слайд 37Переопределение методов
В предложении throws дочернего метода не может быть типов
исключений, которые не совместимы с типами в throws базового метода
(для checked исключений)
Переопределенный метод может быть снабжен модификатором abstract
Признаки synchronized, native и strictfp могут изменяться произвольно
Слайд 38Сокрытие полей
Поля не переопределяются, но скрываются
Тип поля при сокрытии можно
изменить
Поле базового класса при сокрытии продолжает существовать, но недоступно через
ссылку типа потомка, однако доступно по ссылке предка
Доступ можно получить с помощью ключевого слова super либо через ссылочную переменную родительского типа
Имеет право на существование следующая конструкция:
(VeryBaseClass) this
Слайд 39Еще пример
class SuperShow {
public String str = "SuperStr";
...
}
class ExtendShow extends SuperShow {
public int str = 100500;
...
}
Слайд 40И его результат
public static void main(String[] args) {
ExtendShow ext
= new ExtendShow();
SuperShow sup = ext;
System.out.println("ext.str =
" + ext.str);
System.out.println("sup.str = " + sup.str);
System.out.println("sup.str = " + ((SuperShow)ext).str);
}
ext.str = 100500
sup.str = SuperStr
sup.str = SuperStr
Слайд 41Служебное 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
Слайд 42Сокрытие 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
Слайд 43Сокрытие статических методов
public class Animal {
public static void testClassMethod()
{
System.out.println("The class method in Animal");
}
}
public class
Cat extends Animal {
public static void testClassMethod() {
System.out.println("The class method in Cat");
}
public static void main(String[] args) {
Animal myAnimal = new Cat();
myAnimal.testClassMethod();// The class method in Animal
Animal.testClassMethod(); // The class method in Animal
}
}
Слайд 44Замечание
Важно понимать, что:
Переопределение методов – фундаментальный механизм ООП, в частности,
обеспечивающий полиморфизм
Сокрытие полей – последствие отсутствия ограничений на имена полей
Изменение
типа метода (static/non static) в подклассе вызовет ошибку компиляции
Слайд 45Завершенные методы и классы
Завершенный метод не допускает переопределения
Завершенный класс не
допускает расширения
final public int getValue();
final class MyClass {
...
}
Слайд 46Абстрактные классы и методы
Абстрактные методы описывают сигнатуру без реализации
Класс с
абстрактными методами обязан быть абстрактным
Абстрактный класс не обязан иметь абстрактные
методы
Абстрактный класс может иметь реализованные методы
Расширяющий класс может перекрыть своими абстрактными родительские реализованные методы
Создавать объекты абстрактных типов нельзя!
abstract public int getValue();
abstract class MyClass {...}
Слайд 47Контракт 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 тип
Слайд 48Наследование
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
Слайд 49Понятие 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 интерфейсом
Слайд 50Наследование в Java
Виды наследования
Класс
Расширяет класс
Реализует интерфейсы
Интерфейс
Расширяет интерфейсы
Слайд 51Объявление интерфейсов
Все члены интерфейса по умолчанию обладают признаком public
Применение других
модификаторов редко имеет смысл
Бывают пустые интерфейсы
interface Somethingable {
// константы
// методы
// вложенные классы и интерфейсы
}
Слайд 52Константы в интерфейсах
Имеют неявные модификаторы
public static final
Должны быть снабжены инициализаторами
interface
Verbose {
int SILENT = 0;
int TERSE = 1;
int NORMAL = 2;
int VERBOSE = 3;
}
Слайд 53Методы в интерфейсах
Имеют неявные модификаторы
public abstract
Не могут иметь модификаторов
native synchronized
strictfp
static final
interface Verbose {
void setVerbosity(int level);
int getVerbosity();
}
Слайд 54Расширение интерфейсов интерфейсами
Допускается сокрытие констант
Переопределение метода не несет семантической нагрузки
Совпадение
имен наследуемых методов не несет семантической нагрузки
interface NewVerbose extends Verbose,
Runnable {
// ...
}
Слайд 55Реализация интерфейсов классами
Интерфейсы реализуются классами
Класс может реализовывать несколько интерфейсов
Если класс
не реализует все методы «наследуемых» интерфейсов, он является абстрактным
class MyNewThread
extends MyThread
implements Runnable, Verbose {
...
}
Слайд 56Интерфейс 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
Слайд 57Интерфейс 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
Слайд 58Ссылки 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
Слайд 59Использование типов
Ссылочные типы
Неявное приведение
Явное приведение
MyNewThread mnt = new MyNewThread();
MyThread mt
= mnt;
Runnable r1 = mnt;
Runnable r2 = mt; // Ошибка!!!
mnt
= (MyNewThread)mt; // Возможен выброс исключения
mnt = (MyNewThread)r1; // ClassCastException
Слайд 60Пустые 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
Слайд 62Дополнительные 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.