12.2 Behandlung von Exceptions

• 12.2 Behandlung von Exceptions
  • 12.2.1 Die try-catch-Anweisung
  • 12.2.2 Das Fehlerobjekt
  • 12.2.3 Die Fehlerklassen von Java
  • 12.2.4 Fortfahren nach Fehlern
  • 12.2.5 Mehr als eine catch-Klausel
  • 12.2.6 Die finally-Klausel

12.2.1 Die try-catch-Anweisung

Das Behandeln von Ausnahmen erfolgt mit Hilfe der try-catch-Anweisung:

001 try { 002 Anweisung; 003 ... 004 } catch (Ausnahmetyp x) { 005 Anweisung; 006 ... 007 }

Listing 12.1: Die try-catch-Anweisung

Der try-Block enthält dabei eine oder mehrere Anweisungen, bei deren Ausführung ein Fehler des Typs Ausnahmetyp auftreten kann. In diesem Fall wird die normale Programmausführung unterbrochen, und der Programmablauf fährt mit der ersten Anweisung nach der catch-Klausel fort, die den passenden Ausnahmetyp deklariert hat. Hier kann nun Code untergebracht werden, der eine angemessene Reaktion auf den Fehler realisiert.

Wir wollen das folgende fehlerhafte Programm betrachten:

001 /* RTErrorProg1.java */ 002 003 public class RTErrorProg1 004 { 005 public static void main(String[] args) 006 { 007 int i, base = 0; 008 009 for (base = 10; base >= 2; --base) { 010 i = Integer.parseInt("40",base); 011 System.out.println("40 base "+base+" = "+i); 012 } 013 } 014 }

RTErrorProg1.java

Listing 12.2: Ein Programm mit einem Laufzeitfehler

Hier soll der String »40« aus verschiedenen Zahlensystemen in ein int konvertiert und als Dezimalzahl ausgegeben werden. Die dazu verwendete Methode parseInt überprüft, ob der übergebene String einen gültigen Zahlenwert zur angegebenen Basis darstellt. Ist dies nicht der Fall, löst sie eine Ausnahme des Typs NumberFormatException aus. Ohne weitere Maßnahmen stürzt das Programm dann beim Versuch, den String »40« als Zahl zur Basis 4 anzusehen, ab:

40 base 10 = 40
40 base 9 = 36
40 base 8 = 32
40 base 7 = 28
40 base 6 = 24
40 base 5 = 20
Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: 40
        at java.lang.Integer.parseInt(Compiled Code)
        at RTErrorProg1.main(Compiled Code)

Das Programm läßt sich nun leicht gegen solche Fehler absichern, indem die Programmsequenz, die den Fehler verursacht, in eine try-catch-Anweisung eingeschlossen wird:

001 /* Listing1203.java */ 002 003 public class Listing1203 004 { 005 public static void main(String[] args) 006 { 007 int i, base = 0; 008 009 try { 010 for (base = 10; base >= 2; --base) { 011 i = Integer.parseInt("40",base); 012 System.out.println("40 base "+base+" = "+i); 013 } 014 } catch (NumberFormatException e) { 015 System.out.println( 016 "40 ist keine Zahl zur Basis "+base 017 ); 018 } 019 } 020 }

Listing1203.java

Listing 12.3: Abfangen des Laufzeitfehlers mit einer try-catch-Anweisung

Zwar ist 40 immer noch keine Zahl zur Basis 4, aber das Programm fängt diesen Fehler nun ab und gibt eine geeignete Fehlermeldung aus:

40 base 10 = 40
40 base 9 = 36
40 base 8 = 32
40 base 7 = 28
40 base 6 = 24
40 base 5 = 20
40 ist keine Zahl zur Basis 4

12.2.2 Das Fehlerobjekt

In der catch-Klausel wird nicht nur die Art des abzufangenden Fehlers definiert, sondern auch ein formaler Parameter angegeben, der beim Auftreten der Ausnahme ein Fehlerobjekt übernehmen soll. Fehlerobjekte sind dabei Instanzen der Klasse Throwable oder einer ihrer Unterklassen. Sie werden vom Aufrufer der Ausnahme erzeugt und als Parameter an die catch-Klausel übergeben. Das Fehlerobjekt enthält Informationen über die Art des aufgetretenen Fehlers. So liefert beispielsweise die Methode getMessage einen Fehlertext (wenn dieser explizit gesetzt wurde), und printStackTrace druckt einen Auszug aus dem Laufzeit-Stack. Am einfachsten kann der Fehlertext mit der Methode toString der Klasse Throwable ausgegeben werden:

public String getMessage() public void printStackTrace() public String toString()

java.lang.Throwable

Unser Beispielprogramm könnte dann wie folgt umgeschrieben werden:

001 /* RTErrorProg2.java */ 002 003 public class RTErrorProg2 004 { 005 public static void main(String[] args) 006 { 007 int i, base = 0; 008 009 try { 010 for (base = 10; base >= 2; --base) { 011 i = Integer.parseInt("40",base); 012 System.out.println("40 base "+base+" = "+i); 013 } 014 } catch (NumberFormatException e) { 015 System.out.println("***Fehler aufgetreten***"); 016 System.out.println("Ursache: "+e.getMessage()); 017 e.printStackTrace(); 018 } 019 } 020 }

RTErrorProg2.java

Listing 12.4: Verwendung des Fehlerobjekts nach einem Laufzeitfehler

Die Ausgabe des Programms wäre dann:

40 base 10 = 40
40 base 9 = 36
40 base 8 = 32
40 base 7 = 28
40 base 6 = 24
40 base 5 = 20
***Fehler aufgetreten***
Ursache: 40
java.lang.NumberFormatException: 40
        at java.lang.Integer.parseInt(Compiled Code)
        at RTErrorProg2.main(Compiled Code)

Wie man sieht, ähnelt die Ausgabe des Programms der ersten Version, die ohne expliziten Fehler-Handler geschrieben wurde. Das liegt daran, dass das Java-Laufzeitsystem beim Auftreten eines Fehlers, der von keiner Methode behandelt wurde, printStackTrace aufruft, bevor es das Programm beendet.

12.2.3 Die Fehlerklassen von Java

Alle Laufzeitfehler in Java sind Unterklassen der Klasse Throwable. Throwable ist eine allgemeine Fehlerklasse, die im wesentlichen eine Klartext-Fehlermeldung speichern und einen Auszug des Laufzeit-Stacks ausgeben kann. Unterhalb von Throwable befinden sich zwei große Vererbungshierarchien:

• Die Klasse Error ist Superklasse aller schwerwiegenden Fehler. Diese werden hauptsächlich durch Probleme in der virtuellen Java-Maschine ausgelöst. Fehler der Klasse Error sollten in der Regel nicht abgefangen werden, sondern (durch den Standard-Fehlerhandler) nach einer entsprechenden Meldung zum Abbruch des Programms führen.
• Alle Fehler, die möglicherweise für die Anwendung selbst von Interesse sind, befinden sich in der Klasse Exception oder einer ihrer Unterklassen. Ein Fehler dieser Art signalisiert einen abnormen Zustand, der vom Programm abgefangen und behandelt werden kann.

Viele Pakete der Java-Klassenbibliothek definieren ihre eigenen Fehlerklassen. So gibt es spezielle Fehlerklassen für die Dateiein- und -ausgabe, die Netzwerkkommunikation oder den Zugriff auf Arrays. Wir werden diese speziellen Fehlerklassen immer dann erläutern, wenn eine Methode besprochen wird, die diese Art von Fehler erzeugt.

12.2.4 Fortfahren nach Fehlern

Die Reaktion auf eine Ausnahme muss keinesfalls zwangsläufig darin bestehen, das Programm zu beenden. Statt dessen kann auch versucht werden, den Fehler zu beheben oder zu umgehen, um dann mit dem Programm fortzufahren. Wird im obigen Programm die try-catch-Anweisung in die Schleife gesetzt, so fährt das Programm nach jedem Fehler fort und versucht, die Konvertierung zur nächsten Basis vorzunehmen:

001 /* Listing1205.java */ 002 003 public class Listing1205 004 { 005 public static void main(String[] args) 006 { 007 int i, base = 0; 008 009 for (base = 10; base >= 2; --base) { 010 try { 011 i = Integer.parseInt("40",base); 012 System.out.println("40 base "+base+" = "+i); 013 } catch (NumberFormatException e) { 014 System.out.println( 015 "40 ist keine Zahl zur Basis "+base 016 ); 017 } 018 } 019 } 020 }

Listing1205.java

Listing 12.5: Fortfahren nach Laufzeitfehlern

Die Ausgabe des Programms lautet nun:

40 base 10 = 40
40 base 9 = 36
40 base 8 = 32
40 base 7 = 28
40 base 6 = 24
40 base 5 = 20
40 ist keine Zahl zur Basis 4
40 ist keine Zahl zur Basis 3
40 ist keine Zahl zur Basis 2

Ob es sinnvoller ist, nach einem Fehler mit der Programmausführung fortzufahren oder das Programm abzubrechen, ist von der Art des Fehlers und der Stelle im Programm, an der er aufgetreten ist, abhängig. Hier muss von Fall zu Fall entschieden werden, wie vorgegangen werden soll.

Hinweis

12.2.5 Mehr als eine catch-Klausel

Bisher sind wir davon ausgegangen, dass innerhalb eines try-Blocks nur eine Ausnahme auftreten kann. Tatsächlich ist es natürlich ohne weiteres möglich, dass zwei oder mehrere unterschiedliche Ausnahmen ausgelöst werden. Das Programm kann auf verschiedene Fehler reagieren, indem es mehr als eine catch-Klausel verwendet. Jede catch-Klausel fängt die Fehler ab, die zum Typ des angegebenen Fehlerobjekts zuweisungskompatibel sind. Dazu gehören alle Fehler der angegebenen Klasse und all ihrer Unterklassen (das wichtige Konzept der Zuweisungskompatibilität von Objekttypen wurde in Abschnitt 7.1.6 erläutert). Die einzelnen catch-Klauseln werden in der Reihenfolge ihres Auftretens abgearbeitet.

Wir wollen das Beispielprogramm nun so erweitern, dass nicht nur ein einzelner String in eine Zahl konvertiert wird, sondern ein Array von Strings. Aufgrund eines Fehlers in der verwendeten for-Schleife verursacht das Programm einen Zugriff auf ein nicht vorhandenes Array-Element und löst damit eine Ausnahme des Typs IndexOutOfBoundsException aus. Diese kann zusammen mit der Ausnahme NumberFormatException in einer gemeinsamen try-catch-Anweisung behandelt werden:

001 /* Listing1206.java */ 002 003 public class Listing1206 004 { 005 public static void main(String[] args) 006 { 007 int i, j, base = 0; 008 String[] numbers = new String[3]; 009 010 numbers[0] = "10"; 011 numbers[1] = "20"; 012 numbers[2] = "30"; 013 try { 014 for (base = 10; base >= 2; --base) { 015 for (j = 0; j <= 3; ++j) { 016 i = Integer.parseInt(numbers[j],base); 017 System.out.println( 018 numbers[j]+" base "+base+" = "+i 019 ); 020 } 021 } 022 } catch (IndexOutOfBoundsException e1) { 023 System.out.println( 024 "***IndexOutOfBoundsException: " + e1.toString() 025 ); 026 } catch (NumberFormatException e2) { 027 System.out.println( 028 "***NumberFormatException: " + e2.toString() 029 ); 030 } 031 } 032 }

Listing1206.java

Listing 12.6: Mehr als eine catch-Klausel

Die Ausgabe des Programms ist nun:

10 base 10 = 10
20 base 10 = 20
30 base 10 = 30
***IndexOutOfBoundsException: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

12.2.6 Die finally-Klausel

Die try-catch-Anweisung enthält einen optionalen Bestandteil, der bisher noch nicht erläutert wurde. Mit Hilfe der finally-Klausel, die als letzter Bestandteil einer try-catch-Anweisung verwendet werden darf, kann ein Programmfragment definiert werden, das immer dann ausgeführt wird, wenn die zugehörige try-Klausel betreten wurde. Dabei spielt es keine Rolle, welches Ereignis dafür verantwortlich war, dass die try-Klausel verlassen wurde. Die finally-Klausel wird insbesondere dann ausgeführt, wenn der try-Block durch eine der folgenden Anweisungen verlassen wurde:

• wenn das normale Ende des try-Blocks erreicht wurde
• wenn eine Ausnahme aufgetreten ist, die durch eine catch-Klausel behandelt wurde
• wenn eine Ausnahme aufgetreten ist, die nicht durch eine catch-Klausel behandelt wurde
• wenn der try-Block durch eine der Sprunganweisungen break, continue oder return verlassen werden soll

Die finally-Klausel ist also der ideale Ort, um Aufräumarbeiten durchzuführen. Hier können beispielsweise Dateien geschlossen oder Ressourcen freigegeben werden.

Hinweis

Die folgende Variation unseres Beispielprogramms benutzt finally dazu, am Ende des Programms eine Meldung auszugeben:

001 /* Listing1207.java */ 002 003 public class Listing1207 004 { 005 public static void main(String[] args) 006 { 007 int i, base = 0; 008 009 try { 010 for (base = 10; base >= 2; --base) { 011 i = Integer.parseInt("40",base); 012 System.out.println("40 base "+base+" = "+i); 013 } 014 } catch (NumberFormatException e) { 015 System.out.println( 016 "40 ist keine Zahl zur Basis "+base 017 ); 018 } finally { 019 System.out.println( 020 "Sie haben ein einfaches Beispiel " + 021 "sehr glücklich gemacht." 022 ); 023 } 024 } 025 }

Listing1207.java

Listing 12.7: Verwendung der finally-Klausel

Die Ausgabe des Programms ist:

40 base 10 = 40
40 base 9 = 36
40 base 8 = 32
40 base 7 = 28
40 base 6 = 24
40 base 5 = 20
40 ist keine Zahl zur Basis 4
Sie haben ein einfaches Beispiel sehr glücklich gemacht.