Laboratório de Programação

Laboratório de Programação

Dr. Italo Santiago Vega Curso de Graduação Ciência da Computação Pontifícia Universidade de São Paulo

Copyright © 1998-2004, Italo S. Vega

Semana Data Tópico

1 2004-02-18 "Apresentação: computação e programas. Bibliografia. Avali- ação."

2 2004-02-25 "RECESSO: Carnaval."

3 2004-03-03 "Organização de informações. Ambiente Java."

4 2004-03-10 "BlueJ: familiarização e computação com objetos."

5 2004-03-17 "Variáveis; valores; expressões."

6 2004-03-24 "Representação de computações. Seleção simples (teoria)."

7 2004-03-31 "Seleção dupla."

8 2004-04-07 "Seleção múltipla."

9 2004-04-14 "Iteração com contador."

10 2004-04-21 "RECESSO: Dia de Tiradentes."

11 2004-04-28 "Iteração com sentinela."

12 2004-05-05 "Comunicação com o usuário."

13 2004-05-12 "Estrutura de dados: array."

I 14 2004-05-19 "Mecanismo de Exceções em Java"

15 2004-05-26

16 2004-06-02

17 2004-06-09

18 2004-06-16

19 2004-06-23

20 2004-06-30

Conteúdo

1 Erros, Faltas e Falhas 4

2 Tratamento de Exceções em Java 10

2.1 Hierarquia de Exceções . . . 22 2.2 Lançamento e Captura de Exceções . . . 24

Objetivos • Mostrar o mecanismo de exceções do ambiente Java.

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 array utilizando-se um índice inválido.

• Tentativa de usar uma referência null.

¨

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 a seguir):

• Tentativa de abrir um arquivo inexistente.

• Esgotamento de memória.

¨

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 a seguir).

Estratégias de Tratamento de Exceções Três grandes estratégias podem ser aplicadas para lidar com exceções:

1. Ignorar todas, considerando apenas as mais importantes. O código fica mais claro, mas o programa irá se comportar de forma incorreta diante de uma situação

inesperada.

2. Tratar cada possibilidade juntamente com a lógica principal. O código fica

obscuro, mas o seu funcionamento é melhor. Nem todas as situções são previstas.

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 vantagem deste enfoque é a proximidade entre a região de ocorrência da exceção e a região onde ela é tratada.

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

• Figura a seguir-b: um cenário normal de execução. Neste caso, não ocorre falha no ponto a.

• Figura a seguir-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.

Exemplo I

I Exemplo

a

tratamento [ Exceção ]

(a)

a

tratamento [ Exceção ]

(b)

a

tratamento [ Exceção ]

(c)

Figura 1: (a) Um mapa de execução com tratamento de exceção, (b) um cenário normal de execução, (c) e outro anormal.

¨

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

}

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

main()

dado ← obterString()

numero ← converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 )

(a)

main()

dado ← obterString()

numero ← converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 )

(b)

main()

dado ← obterString()

numero ← converterInt( dado )

(c)

Figura 2: Um mapa de execução (a) para conversão de texto em número, um cenário normal (b) e outro anormal (c) de execução.

Exemplo I

I Exemplo 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 a seguir(b). Entretanto, se 2.5 for usado como valor do dado de entrada, um cenário anormal é observado pela ocorrência de uma exceção, como mostrado na Figura a seguir(c).

Exemplo I

I Exemplo 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 );

} }

Exemplo I

I Exemplo A ocorrência da exceção é conseqüência de uma falha de execução. Tais exceções

podem ser tratadas por programação Figura a seguir.

main()

dado ← obterString()

numero ← converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 )

[ Exceção ]

mostrar ( “Dado não numérico” )

Exemplo I

I Exemplo

main()

dado obterString()

numero converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 )

[ Exceção ]

mostrar ( “Dado não numérico” )

(a)

main()

dado obterString()

numero converterInt( dado )

mostrar( numero ) exit( 0 )

[ Exceção ]

mostrar ( “Dado não numérico” )

(b)

Figura 3: Um mapa de execução para conversão de texto em número, um ce- nário com tratamento da exceção (a) e outro normal (b) de execução.

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 );

} }

¨

Exercício 14.1

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 valor da variável b, 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?

RESOLVER...

Exercício 14.2

RESOLVER...

Exercício 14.3

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.

b) Para cada número de 1 até 20, imprima a linha que começa com o número, seguido por dois pontos, seguido pela seqüência de Scott que começa com o

número. Separe os números da seqüência por um espaço. Ex.: no caso do número 17:

17: 52 26 13 40 20 10 5 16 8 4 2 1

RESOLVER...

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 a seguir).

RuntimeException Usuário Error Exception

Throwable

• 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 execução 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 número (RuntimeException).

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

• IllegalArgumentException – argumentos ilegais na execução de um método.

2.2 Lançamento e Captura de Exceções

Lançamento de Exceções O lançamento de uma exceção é feito quando se cria um objeto de uma classe Throwable, 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 a seguir.

conteúdo

capacidade delta

Tanque

Exemplo I

I Exemplo 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;

}

Exemplo I

I Exemplo Entretanto, pode-se construir um tanque a partir de uma determinada quantidade inicial de água. Neste caso, duas situações deverão ser tratadas no modelo computacional 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.

Exemplo I

I Exemplo 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;

}

Exemplo I

I Exemplo 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.

Exemplo I

I Exemplo A codificação da classe TanqueTransbordouException 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;

} }

Exemplo I

I Exemplo 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 ) {

throw new IllegalArgumentException();

}

// 2: verificação de transbordamento

int delta = ( quantidade + conteudo ) - capacidade;

if ( delta > 0 ) {

throw new TanqueTransbordouException( this, delta );

}

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

}

As duas primeiras verificações podem lançar exceções: uma devido a um valor

negativo, 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.

Exemplo I

I Exemplo 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) {

throw new IllegalArgumentException();

}

// 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;

} }

¨

Exercício 14.4

Tarefa 14.4.1 Crie o projeto ex14.4.

Tarefa 14.4.2 Crie as classes Tanque, TanqueTransbordouException e TanqueInsuficienteException, conforme indicado no exemplo do texto.

Tarefa 14.4.3 Crie o tanque t1:Tanque com uma quantidade inicial de 1000 litros de água. Abra a janela de inspeção da instância t1.

Tarefa 14.4.4 Envie a mensagem t1.acrescentar(2000) e observe se o conteúdo do tanque se alterou de acordo.

Tarefa 14.4.5 Envie a mensagem t1.retirar(500) e observe se o conteúdo do tanque se alterou de acordo.

Tarefa 14.4.6 Envie a mensagem t1.acrescentar(3000). Qual a reação do computador? Porquê?

Tarefa 14.4.7 Crie um novo tanque t2, vazio e envie a mensagem t1.retirar(100). Qual a reação do computador? Porquê?

RESOLVER...

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 bloco try, 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 mensagem marcada com (*). A captura desta exceção é feita no catch marcado com

TanqueTransbordouException, na linha (**). ¨

Exercício 14.5

Tarefa 14.5.1 Crie a classe Controlador conforme indicado no exemplo do texto.

Tarefa 14.5.2 Crie o objeto c:Controlador e envie a mensagem

c.criarTanque() seguida de c.aumentar(). Qual a reação do computador?

Tarefa 14.5.3 Acrescente o método diminuir() na classe Controlador. Este método deverá enviar mensagens t1.retirar(...), forçando o lançamento da exceção TanqueInsuficienteException, a qual deverá ser adequadamente capturada.

Tarefa 14.5.4 Crie o objeto c:Controlador e envie a mensagem

c.criarTanque() seguida de c.diminuir(). Qual a reação do computador?

RESOLVER...

Semana Data Tópico

1 2004-02-18 "Apresentação: computação e programas. Bibliografia. Avali- ação."

2 2004-02-25 "RECESSO: Carnaval."

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5 2004-03-17 "Variáveis; valores; expressões."

6 2004-03-24 "Representação de computações. Seleção simples (teoria)."

7 2004-03-31 "Seleção dupla."

8 2004-04-07 "Seleção múltipla."

9 2004-04-14 "Iteração com contador."

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12 2004-05-05 "Comunicação com o usuário."

13 2004-05-12 "Estrutura de dados: array."

I 14 2004-05-19 "Mecanismo de Exceções em Java"

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