Pontifícia Universidade Católica de São Paulo Departamento de Ciência da Computação

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Departamento de Ciência da Computação

LP: Laboratório de Programação Apontamento 14

Prof. ISVega Maio de 2004

Mecanismo de Exceções em Java

CONTEÚDO

14.1 Erros, Faltas e Falhas . . . 1 14.2 Tratamento de Exceções em Java . . . 3 14.2.1Hierarquia de Exceções . . . 6 14.2.2Lançamento e Captura de Exceções . . . . 7 Exercícios . . . 12

Objetivos • Mostrar o mecanismo de exceções do ambiente Java.

14.1 Erros, Faltas e Falhas

Erros Erros introduzem faltas nos programas que, ao serem executadas, provocam falhas de execução. Erros podem e devem ser corrigidos.

Exemplo 14.1 Situações comuns de erros que geram faltas:

• Divisão por zero.

• Acesso a um arrayutilizando-se um índice inválido.

• Tentativa de usar uma referêncianull.

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Exceções Uma exceção é um sinal indicando uma situação excepcional, provocada por um fator externo ao programa. A ocorrência deste problema deve ser tratada por um trecho de programa que varia em natureza e quantidade de software para software.

Exemplo 14.2 Situações comuns que geram exceções (Figura 14.1):

• Tentativa de abrir um arquivo inexistente. • Esgotamento de memória.

Figura 14.1: Situações de erro exigem tratamento.

¨ Exceções são problemas causados por uma fonte externa ao programa. Quando uma falha acontece devido a esta fonte externa, a instrução faltosa gera uma exceção (throw an exception). Estes eventos podem ocorrer a qualquer momento, e o seu efeito é o de interromper a execução, caso a aplicação não tenha sido preparada para tratá-los (Figura 14.2).

Figura 14.2: A execução de uma instrução faltora provoca a ocorrência de uma falha, gerando uma exceção.

Estratégias de Tratamento de Exceções Três grandes estratégias podem ser aplica-das para lidar com exceções:

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3. Programar a lógica normal, separada do tratamento da exceção. O texto que trata a exceção está localizado na região onde a exceção pode ocorrer. A vanta-gem deste enfoque é a proximidade entre a região de ocorrência da exceção e a região onde ela é tratada.

Exemplo 14.3 A Figura 14.3-a mostra o mapa de execução de um modelo de apli-cação capaz de tratar exceções segundo esta última estratégia. Dois cenários de execução são apresentados:

• Figura 14.3-b: um cenário normal de execução. Neste caso, não ocorre falha

no ponto a.

• Figura 14.3-c: um cenário snormal de execução. Neste caso, ocorre falha no

ponto a, provocando um desvio para o trecho de rota que trata a falha.

a tratamento [ Exceção ] (a) a tratamento [ Exceção ] (b) a tratamento [ Exceção ] (c)

Figura 14.3: (a) Um mapa de execução com tratamento de exceção, (b) um cenário normal de execução, (c) e outro anormal.

¨

14.2 Tratamento de Exceções em Java

Blocos try Uma exceção que ocorre em um bloco try é normalmente tratada por um código especificado no bloco catch imediato:

hPadrão de tratamento de exceções em Javai≡

try {

// lógica "normal" (ignorando quaisquer exceções" }

catch( <Tipo da Exceção> exceção ) { // tratamento da exceção

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Exemplo 14.4 Considere o mapa de execução de uma aplicação que solicita um número para o usuário, mostrado na Figura 14.4(a).

main()

dado ← obterString() numero ← converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 )

(a)

main()

(b)

main()

(c)

Figura 14.4: Um mapa de execução (a) para conversão de texto em número, um cenário normal (b) e outro anormal (c) de execução.

Supondo que o valor do dado de entrada corresponda a 2, este mapa é percorrido

do início ao fim sem a ocorrência de erros. Este cenário normal pode ser visualizado como na Figura 14.4(b). Entretanto, se2.5for usado como valor do dado de entrada,

um cenário anormal é observado pela ocorrência de uma exceção, como mostrado na Figura 14.4(c).

Este mapa pode ser implementado da seguinte forma em Java: hExemplo de um programa com faltai≡

import javax.swing.JOptionPane; public class Aplicacao {

public static void main( String[] args ) { String dado =

JOptionPane.showInputDialog( "Digite um numero:" ); int numero = Integer.parseInt( dado ); // <- falta System.out.println( numero );

System.exit( 0 ); }

}

A ocorrência da exceção é conseqüência de uma falha de execução. Tais exceções podem ser tratadas por programação Figura 14.5.

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main()

dado _← obterString() numero ← converterInt( dado )

[ Exceção ]

mostrar ( “Dado não numérico” )

Figura 14.5: Mapa que mostra o tratamento da exceção.

main()

dado obterString()

numero converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 ) [ Exceção ]

(a)

main()

dado obterString()

numero converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 ) [ Exceção ]

(b)

Figura 14.6: Um mapa de execução para conversão de texto em número, um cenário com tratamento da exceção (a) e outro normal (b) de execução.

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Em Java, pode-se tratar a exceção provocada pela falha de execução por um bloco

try:

hExemplo de um programa com falta e tratamento de exceçãoi≡

import javax.swing.JOptionPane; public class Aplicacao {

public static void main( String[] args ) { String dado =

JOptionPane.showInputDialog( "Digite um numero:" ); int numero = -1;

try {

numero = Integer.parseInt( dado ); }

catch( NumberFormatException ref ) { JOptionPane.showMessageDialog( null,

"Voce deve digitar um numero", "Formato de numero invalido", JOptionPane.ERROR_MESSAGE ); } System.out.println( numero ); System.exit( 0 ); } } ¨

14.2.1 Hierarquia de Exceções

A tecnologia Java classifica os eventos gerados pelas falhas de execução em erros e exceções. Estas, por sua vez, podem ser exceções pré-definidas ou definidas pelo

usuário (Figura 14.7).

RuntimeException Usuário Error Exception

Throwable

Figura 14.7: Classificação de eventos gerados por falhas (dia-grama de classes UML).

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• Throwable – unifica as noções de erros e exceções.

• Error - não deve ser tratado; deve ser corrigido.

• Exception – pode ser tratado.

– RuntimeException – recebem um tratamento padrão do ambiente de

exe-cução Java.

– Usuário – para tratamento especificado pelo usuário.

Dos diversos erros e exceções definidos pela tecnologia Java, as seguintes são as mais comuns:

• IOException – um problema de comunicação externa.

– FileNotFoundException – arquivo inexistente

– EOFException – tentativa de leitura após o término do arquivo

• NullPointerException – tentativa de usar um contexto null

(RuntimeException).

• NumberFormatException– tentativa converter um String não-numérico em

nú-mero (RuntimeException).

• OutOfMemoryError– programa que esgotou toda a memória disponível (Error).

• IllegalArgumentException – argumentos ilegais na execução de um método.

14.2.2 Lançamento e Captura de Exceções

Lançamento de Exceções O lançamento de uma exceção é feito quando se cria um objeto de uma classeThrowable, passando-a para o mecanismo throw.

Exceções podem ser lançadas apenas durante a execução de um método, desde que haja uma indicação de quais classes de exceções ele poderá lançar.

Exemplo 14.5 Considere o tanque representado pelo esquema da Figura 14.8.

co nt eú d o ca p ac id ad e d el ta Tanque

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Em Java, o tanque pode ser descrito da seguinte forma: hlab/tanque/Tanquei≡

public class Tanque {

public int capacidade = 5000; // litros public int conteudo; // do tanque

hTanque: métodosi

}

O método de construção de tanques vazios é imediato: hTanque: métodosi≡

// Construtor de tanques vazios: public Tanque() {

conteudo = 0; }

Entretanto, pode-se construir um tanque a partir de uma determinada quantidade inicial de água. Neste caso, duas situações deverão ser tratadas no modelo compu-tacional do tanque:

• quantidade inicial contendo um valor negativo, a qual deverá ser rejeitada,

impedindo-se a construção do respectivo tanque.

• quantidade inicial superando a capacidade do tanque, que também deverá

ser rejeitada, impedindo-se a construção do respectivo tanque.

Para impedir que um objeto da classe Tanque seja criado, lança-se uma exceção

apropriada:

hTanque: métodosi+≡

public Tanque( int inicial )

throws TanqueTransbordouException, IllegalArgumentException { if( inicial < 0 ) {

throw new IllegalArgumentException(); }

int delta = inicial - capacidade; if( delta > 0 ) {

throw new TanqueTransbordouException( this, delta ); }

conteudo = inicial; }

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Este construtor faz uso de duas classes de exceção:

• IllegalArgumentException– indicando que a quantidade inicial é ilegal. Esta

classe é oferecida pela bibliteca de classes do ambiente Java.

• TanqueTransbordouException – criada para este programa, indicando que o

tanque contém excesso de água. É um exemplo de exceção do usuário.

A codificação da classeTanqueTransbordouException segue o roteiro estabelecido

pela tecnologia Java:

hlab/tanque/TanqueTransbordouException.javai≡

public class TanqueTransbordouException extends Exception { public Tanque tanqueTransbordado;

public int excesso;

public TanqueTransbordouException( Tanque novo,

int quantidade ) { super(); tanqueTransbordado = novo; excesso = quantidade; } }

O método para inserir uma determinada quantidade de água no tanque pode ser

descrito da seguinte forma: hTanque: métodosi+≡

public void acrescentar( int quantidade )

throws TanqueTransbordouException, IllegalArgumentException { // 1: verificação de argumento

if ( quantidade < 0 ) {

// 2: verificação de transbordamento

int delta = ( quantidade + conteudo ) - capacidade; if ( delta > 0 ) {

throw new TanqueTransbordouException( this, delta ); }

// 3: confirmação de conteúdo conteudo += quantidade;

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As duas primeiras verificações podem lançar exceções: uma devido a um valor nega-tivo, outra devido ao transbordamento do tanque de água. Caso nenhuma exceção seja lançada, o conteúdo do tanque é alterado de acordo com a quantidade de água informada.

A retirada de água segue um padrão similar, devendo-se considerar, no entanto, a possibilidade de retirada além do conteúdo atual do tanque:

hTanque: métodosi+≡

public void retirar( int quantidade )

throws TanqueInsuficienteException, IllegalArgumentException { // 1: verificação de argumento

if ( quantidade < 0) {

// 2: verificação de falta

int delta = quantidade - conteudo; if( delta > 0 ) {

throw new TanqueInsuficienteException( this, delta ); }

// 3: confirmação de conteúdo conteudo -= quantidade;

}

Observa-se a utilização de uma nova classe de exceção:

TanqueInsuficienteException.

Esta classe segue o formato padrão sugerido pela tecnologia Java: hlab/tanque/TanqueInsuficienteException.javai≡

public class TanqueInsuficienteException extends Exception { public Tanque tanqueInsuficiente;

public int falta;

public TanqueInsuficienteException( Tanque novo,

int quantidade ) { super(); tanqueInsuficiente = novo; falta = quantidade; } }

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¨ Captura de Exceções As exceções lançadas durante a execução das instruções de um método podem ser capturadas pelo próprio programa, ou, em último caso, pelo ambiente de execução da tecnologia Java.

A captura de uma exceção lançada é feita com o uso do mecanismo try-catch. No

blocotry, inserem-se os métodos que, ao serem executados, podem lançar exceções.

Caso alguma for lançada, a sua captura se dará em algum catch indicado junto ao

mecanismo try.

Exemplo 14.6 No caso do tanque, o mecanismo de captura de exceções poderia ser utilizado da seguinte forma:

hlab/tanque/Cenario.javai≡

public class Controlador { public Tanque t1;

public void criarTanque() { t1 = new Tanque(); }

public void aumentar() { try {

System.out.println( "Conteudo = " + t1.conteudo ); t1.acrescentar( 4000 );

System.out.println( "Conteudo +4000 = " + t1.conteudo ); t1.acrescentar( 2000 ); // <- (*) } catch( IllegalArgumentException e ) { System.err.println("Quantidade negativa"); } catch( TanqueTransbordouException e ) { // <- (**) System.err.println( "Excesso de " + e.excesso ); }

} }

Depois de criado um objeto da classe Controlador, ao se enviar a mensagem

aumentar(), uma exceção será lançada quando o objeto t1 receber a

mensa-gem marcada com (*). A captura desta exceção é feita no catch marcado com

(12)

E

XERCÍCIOS

14.1

Escrever um programa que, ao ser executado, obtenha dois números do usuário (via teclado) e mostre a divisão entre eles.

Tarefa 14.1.1 Crie o projeto ex14.1.

Tarefa 14.1.2 Crie a classe Divisor, contendo o método dividir(a:int,

b:int):int. Ao ser executado, este método divide o valor da variável a pelo

va-lor da variávelb, retornando o resultado.

Tarefa 14.1.3 Qual resultado é calculado quando os números de entrada são a=3

e b=6?

Tarefa 14.1.4 Qual exceção é gerada quanto se tenta calcular a divisão por ZERO (ou seja, b=0)? Como pode ser tratada?

14.2

No programa anterior, substitua os tipos das variáveis ae b pordouble e

repita o experimento. Como se diferenciam os resultados?

14.3

PROBLEMA DE SCOTT Considere o seguinte problema, definido para

intei-ros positivos:

a) Escolha um número. b) Repetidamente, faça:

• Se o número for 1, páre.

• Se o número for par, divida-o pela metade.

• Se o número for ímpar, multiplique-o por 3 e some 1.

Ex.: começando pelo número 17, obtém-se a seqüência:

h17, 52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1i

Este procedimento sempre pára qualquer entrada? Até agora, este é um problema sem solução: não se conseguiu provar que sempre pára, nem se conseguiu um contra-exemplo.

Tarefa 14.3.1 Escreva uma aplicação que faça o seguinte: a) Imprima seu nome.