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@suema0331

【Java】例外処理

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例外処理とは

  • アプリ実行時に発生するエラーに対応する
    • 狭義の例外：開発者の責任では可否できないエラー
      • ファイルが存在しない
      • 接続先DBが停止していた
    • Javaではこれらのエラーに対応必須
  • 例外は型（クラス）である
    • 一般的な例外を上位クラス、個々の状況の例外を下位クラスとしたクラス階層として表す

try...catch構文

  • tryブロック：本来の処理
  • catchブロック：例外の型によって呼ばれる
    • 例外発生=例外がスローされる
    • 指定された例外変数（eやex）を介して例外オブジェクトにアクセス
    • ブロック単位でスコープを持つので複数catchブロックがあっても同じ変数名(e)でOK
  • 例外クラスのメソッド
    • getMessage()：エラーメッセージ取得
    • getLocalizedMessage()：ローカライズ対応したエラーメッセージ取得
    • getCause()：エラー原因を取得
    • getStackTrace()：スタックトレース取得
    • printStackTrace()：スタックトレース出力
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class TryBasic {

  public static void main(String[] args) {
    try {
      var in = new FileInputStream("C:/data/nothing.gif");
      var data = -1;
      while ((data = in.read()) != -1) {
        System.out.printf("%02X ", data);
      }
    //FileInputStreamクラスでFileNotFoundException例外をスロー
    } catch (FileNotFoundException e) {
      System.out.println("ファイルが見つかりませんでした。");
    } catch (IOException e) {
      //指定された例外変数（e）を介して例外オブジェクトにアクセス
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

スタックトレース

  • 例外発生までに経たメソッドの履歴
  • エントリポイントであるmainメソッドを基点に呼び出し順に記録
  • 意図しないメソッドが呼ばれてないか、過程が間違ってないか確認

finallyブロック

  • 例外の有無によらず最終的に実行されるブロック
  • tryブロックで利用したリソースの処理など
  • finallyブロックは一個だけ
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class TryFinally {

  public static void main(String[] args) {
    FileInputStream in = null;
    try {
      in = new FileInputStream("C:/data/nothing.gif");
      var data = -1;
      while ((data = in.read()) != -1) {
        System.out.printf("%02X ", data);
      }
    } catch (FileNotFoundException e) {
      System.out.println("ファイルが見つかりませんでした。");
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      //例外の有無によらずファイルクローズ
      try {
        if (in != null) {
          in.close();
        }
      } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

try-with-resource構文

  • try...finally構文よりもシンプルなので推奨
  • tryブロックを出るタイミングでリソース自動解放するのでfinally不要！
  • 注意：
    • AutoCloseableインターフェースを実装すること
      • Reader/Writer/InputStream/OutputStream/Connection/Statement/ResultSet
    • リソースの解放順序が変わる
      • 従来のtry...finally構文ではcatchブロック時点でリソース生きてた
      • try-with-resourceではtryブロックを出るとリソース解放
    • リソーススコープが異なる
      • try...finally構文ではブロックをまたいでリソース処理するのでリソース変数はtryブロックの外で宣言
      • try-with-resourceではスコープがtryブロック配下に限定（Java9以降ではtryブロック外で宣言されたリソース引用可能）
      • var input = new FileInputStream(...)
      • try(input){...}
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class TryWithResources {

//ブロック先頭でリソース宣言
  public static void main(String[] args) {
    try (var in = new FileInputStream("C:/data/hogee.gif")) {
      var data = -1;
      while ((data = in.read()) != -1) {
        System.out.printf("%02X ", data);
      }
    //tryブロックを出るとリソース自動解放
    } catch (FileNotFoundException e) {
      System.out.println("ファイルが見つかりません。");
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

例外クラスの階層構造

  • クラス階層という観点では、全部の例外/エラークラスはThrowableクラスを頂点とした階層ツリーに属する
    • Errorクラス：致命的エラー 　　　 　　　---- 【例外処理しない】
      • 配下のエラーはエラー例外
      • IOErrer：重大な入出力エラー、VirtualMachineError：仮想マシンレベルでの障害
    • Exceptionクラス 　　　　　　　　　　　 ---- 【例外処理する】
      • RuntimeExceptionクラス　　　　　　---- 【例外処理任意】
        • 配下のエラーは非検査例外（=実行時例外）
        • IllegalArgumentException：不正な引数、NullPointerException：オブジェクトがnull
      • その他配下のエラーは検査例外
        • FileNotFoundException：ファイル存在なし、SQLException：DBアクセス時の問題

例外処理の注意

  • Exceptionで捕捉しない
    • catch(Exception e)は全部の例外を捕捉
      • IOExceptionより具体的なFileNotFoundException
  • マルチキャッチ活用する
    • 複数の例外に対して同じ処理をする
    • 例外1|例外2（いずれかの場合）
  • catchブロック順
    • 複数ある場合、先頭の記述が優先
    • 下位の例外を先に、上位の例外を後に記述
//マルチキャッチ
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;

public class TryMulti {

  public static void main(String[] args) {
    try {
      var in = new FileInputStream("C:/data/nasi.gif");
      var data = -1;
      while ((data = in.read()) != -1) {
        System.out.printf("%02X ", data);
      }
      var uri = new URI( "https://www.neko.example.com");
      System.out.println(uri.toString());
    //マルチキャッチ
    } catch (IOException | URISyntaxException e) {
      System.out.println("ファイルにアクセスできません。");
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

例外をスロー

  • 標準ライブラリのスロー以外に開発者がスローできる
  • `throw 例外オブジェクト'で任意の例外オブジェクトを渡せる
  • スローする可能性のある例外をthrows句で宣言
    • throw：例外をスローする
    • throws：メソッド/コンストラクタで宣言
public FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException{
//略

例外スローの注意

  • Exceptionをスローしない
  • 検査例外/非検査例外を適切に選択
  • 出来るだけ標準例外を使う
    • NullPointerException：オブジェクトがnull
    • IndexOutOfBoundsException：配列インデックスが範囲外
    • UnsupportedOperationException：要求操作が未サポート
    • IllegalArgumentException：メソッドに渡された引数に問題
    • IllegalStateException：意図した状態でないときにメソッド呼び出した
    • ArithmeticException：計算で例外的な条件が発生
    • NumberFormatException：数値形式正しくない
  • privateメソッドはassert命令を使う
    • 条件式がfalseの時にAssertionError例外
    • javaコマンドで-eaオプションを明示した時のみ動作
public class AssertBasic {
  private static double getTrapezoidArea(double upper, double lower, double height) {
    //引数0以下の場合に例外発生
    assert upper > 0 && lower > 0 && height > 0;
    return (upper + lower) * height / 2;
  }
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(AssertBasic.getTrapezoidArea(-2, 4, 0));
  }
}

例外再スロー

  • その場で処理せず処理は呼び出し元に委ねること
  • 基本、その場で個別処理ではなく、個々の処理を呼びアプリの流れそのものを制御する上位コードで処理すべき
  • 例外型を賢く判定できるようになっている（Java7~）
    • throwsで宣言するのはException型のみでOK
    • マルチキャッチ不要
public class TryRethrow {
//MySampleException, MyLibExceptionでrethrowメソッド発生する可能性
  public static void rethrow(boolean flag) throws MySampleException, MyLibException {
    try {
      if (flag) {
        throw new MySampleException();
      } else {
        throw new MyLibException();
      }
    //Exception型で受けてそのまま再スロー
    } catch (Exception e) {
      throw e;
    }
  }
}

翻訳例外

  • 個々の例外を一旦補足して上位のアプリの例外として束ね再スロー
  • 例外をアプリ独自の例外にまとめることができる
  • 呼び出し元で個々の例外を意識せず、より高いレベルの例外を意識すればいい
  • 翻訳された上位例外から本来の原因を取得するにはgetCauseメソッド
    • var ex = e.getCause();

import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

//翻訳例外でMySampleExceptionのみ意識すればいい
public class UseTrans {
  public void readHttpPages() throws MySampleException {
    try (var reader = Files.newBufferedReader(Paths.get("C:/data/link.txt"))) {
      var line = "";
      while ((line = reader.readLine()) != null) {
        var client = HttpClient.newHttpClient();
        var req = HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create(line)).build();
        var res = client.send(req, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
        System.out.println(res.body());
      }
    } catch (IOException | InterruptedException e) {
      throw new MySampleException(e);
    }
  }
}

独自の例外クラス

  • 例外クラスはアプリで定義可能
  • Exception（派生クラス）を継承すること
  • コンストラクタをオーバーライドすること
    • Exceptionで定義されたコンストラクタを再定義しsuper呼び出しでOK
  • 独自のフィールドやメソッドの実装を持った例外も可能
//Exception（派生クラス）を継承
public class MySampleException extends Exception {
  //コンストラクタをオーバーライド
  public MySampleException() {
    super();
  }
  public MySampleException(String message) {
    super(message);
  }
  public MySampleException(String message, Throwable cause) {
    super(message, cause);
  }
  public MySampleException(Throwable cause) {
    super(cause);
  }
}
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