Обработка на изключения

Изключение е обект, който описва проблем, възникнал по време на изпълнение на програма. Когато възникне изключение и то не бъде обработено, нормалното изпълнение на програмата се прекъсва.

int result = 10 / 0;

В този пример възниква ArithmeticException, защото деление на нула не може да бъде извършено за цели числа.

`try` и `catch`

Блокът try съдържа код, при който може да възникне изключение. Блокът catch съдържа код за обработка на конкретен тип изключение.

try {
    int result = 10 / 0;
    System.out.println(result);
} catch (ArithmeticException exception) {
    System.out.println("Division by zero is not allowed.");
}

Ако в try възникне ArithmeticException, изпълнението преминава към catch. Програмата не прекъсва аварийно, а изпълнява предвидената обработка.

Йерархия на изключенията

Всички изключения и грешки в Java наследяват класа Throwable. Двата основни наследника са Error и Exception.

Error описва сериозни проблеми на средата за изпълнение. Такива проблеми обикновено не се обработват в приложния код.

Exception описва ситуации, които могат да бъдат предвидени и обработени от програмата.

Клас `Throwable`

Throwable е базовият клас за всички обекти, които могат да бъдат хвърляни и обработвани като проблеми по време на изпълнение. От него наследяват както Exception, така и Error.

Обект от тип изключение съдържа информация за възникналия проблем. Част от тази информация може да се достъпи чрез наследени методи.

Метод	Предназначение
`getMessage()`	Връща текстовото описание на изключението
`printStackTrace()`	Отпечатва информация за изключението и стека на извикванията
`getStackTrace()`	Връща стека на извикванията като масив от `StackTraceElement`

try {
    int number = Integer.parseInt("abc");
} catch (NumberFormatException exception) {
    System.out.println(exception.getMessage());
}

Методът getMessage() връща съобщението, свързано с конкретното изключение. Стекът на извикванията показва през кои методи е преминало изпълнението преди възникване на проблема.

Проверявани (Checked) и непроверявани (unchecked) изключения

Проверяваните изключения (Checked) се проверяват от компилатора. Ако метод може да предизвика проверявано изключение, компилаторът изисква това изключение да бъде обработено с try-catch или да бъде декларирано чрез throws в сигнатурата на метода.

Непроверяваните изключения (unchecked) наследяват RuntimeException. Компилаторът не изисква задължителна обработка или деклариране на тези изключения, но те могат да бъдат обработени с try-catch, когато това е необходимо.

`NullPointerException`

NullPointerException е unchecked изключение. То възниква, когато чрез референция със стойност null се направи опит за достъп до поле или метод.

String text = null;
System.out.println(text.length());

Променливата text не сочи към реален обект. Затова извикването на length() води до NullPointerException.

Това изключение показва, че преди използване на референцията трябва да бъде гарантирано, че тя сочи към обект.

if (text != null) {
    System.out.println(text.length());
}

`NumberFormatException`

NumberFormatException е unchecked изключение. То възниква, когато текст не може да бъде преобразуван до число.

String value = "abc";
int number = Integer.parseInt(value);

Методът Integer.parseInt(value) очаква текст, който съдържа валидно цяло число. Текстът "abc" не може да бъде преобразуван до int, затова възниква NumberFormatException.

try {
    int number = Integer.parseInt(value);
    System.out.println(number);
} catch (NumberFormatException exception) {
    System.out.println("Invalid number.");
}

Този тип изключение се среща често при работа с входни данни, защото въведената стойност първоначално е текст.

Няколко `catch` блока

Един try блок може да бъде последван от няколко catch блока. Всеки catch блок обработва различен тип изключение.

try {
    int[] numbers = {1, 2, 3};
    int index = Integer.parseInt("5");
    System.out.println(numbers[index]);
} catch (NumberFormatException exception) {
    System.out.println("Invalid number.");
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException exception) {
    System.out.println("Invalid index.");
}

Ако текстът не може да бъде преобразуван до число, се изпълнява първият catch блок. Ако индексът е извън границите на масива, се изпълнява вторият catch блок.

Редът на catch блоковете има значение. По-специфичните типове трябва да бъдат поставени преди по-общите типове.

Multi-catch

Когато няколко типа изключения трябва да бъдат обработени по един и същ начин, може да се използва multi-catch. Типовете се разделят със символа |.

try {
    int[] numbers = {1, 2, 3};
    int index = Integer.parseInt("5");
    System.out.println(numbers[index]);
} catch (NumberFormatException | ArrayIndexOutOfBoundsException exception) {
    System.out.println("Invalid input.");
}

В този пример двата типа изключения водят до една и съща обработка. Променливата exception съдържа конкретния обект на възникналото изключение.

`finally`

Блокът finally се изпълнява след try и catch, независимо дали е възникнало изключение.

try {
    System.out.println("Open resource");
} catch (RuntimeException exception) {
    System.out.println("Handle error");
} finally {
    System.out.println("Close resource");
}

finally се използва за освобождаване на ресурси, когато това не се управлява автоматично.

`throw`

Ключовата дума throw се използва за ръчно хвърляне на конкретно изключение. След throw се посочва обект от тип изключение. Най-често този обект се създава чрез new.

public void setAge(int age) {
    if (age < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("Age cannot be negative.");
    }
}

Методът не допуска невалидно състояние. При отрицателна стойност се хвърля IllegalArgumentException.

throw прекъсва нормалното изпълнение на текущия блок. След хвърлянето на изключението изпълнението се прехвърля към подходящ catch блок. Ако такъв блок не съществува, изключението се предава към извикващия код.

`throw` в конструктор

Конструкторът може да проверява дали подадените стойности са валидни. Ако стойностите не позволяват създаване на коректен обект, може да се хвърли изключение.

class Product {

    String name;
    double price;

    Product(String name, double price) {
        if (price < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Price cannot be negative.");
        }

        this.name = name;
        this.price = price;
    }
}

В примера не се допуска създаване на продукт с отрицателна цена. Обектът се създава само ако началното му състояние е коректно.

`throw` в `record`

В record може да се дефинира компактен конструктор. Той се използва, когато подадените стойности трябва да бъдат проверени преди създаване на обекта.

record Product(String name, double price) {

    Product {
        if (price < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Price cannot be negative.");
        }
    }
}

В компактния конструктор не се присвояват ръчно стойности към полетата. След изпълнение на проверките компилаторът автоматично записва параметрите в съответните компоненти. Ако бъде хвърлено изключение, обект от този record не се създава.

`throws`

Ключовата дума throws се използва в декларация на метод и показва, че методът може да предаде изключение към извикващия код.

public static String readFirstLine(String path) throws IOException {
    return Files.readAllLines(Path.of(path)).get(0);
}

Кодът, който извиква този метод, трябва да обработи или също да декларира IOException.

Разлика между `throw` и `throws`

throw и throws имат различно предназначение, въпреки че и двете ключови думи са свързани с изключения.

Ключова дума	Място на използване	Предназначение
`throw`	в тяло на метод, конструктор или блок	Хвърля конкретен обект от тип изключение
`throws`	в декларация на метод или конструктор	Обявява, че изключение може да бъде предадено към извикващия код

public static void validateAge(int age) {
    if (age < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("Age cannot be negative.");
    }
}

В примера throw създава и хвърля конкретно изключение.

public static String readText(String path) throws IOException {
    return Files.readString(Path.of(path));
}

В този пример throws IOException не хвърля изключение само по себе си. То показва, че методът може да предаде IOException към кода, който го извиква.

Собствено изключение

Собствено изключение се дефинира чрез клас, който наследява Exception или RuntimeException.

class InvalidGradeException extends RuntimeException {

    public InvalidGradeException(String message) {
        super(message);
    }
}

Такъв клас позволява грешките в конкретна предметна област да бъдат описани с по-точен тип.

`try-with-resources`

try-with-resources се използва за ресурси, които трябва да бъдат затворени. Ресурсът се затваря автоматично след края на блока.

class SimpleResource implements AutoCloseable {

    public void use() {
        System.out.println("Resource is used");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("Resource is closed");
    }
}

try (SimpleResource resource = new SimpleResource()) {
    resource.use();
}

Ресурсът трябва да реализира AutoCloseable. След приключване на try блока методът close() се извиква автоматично. Тази конструкция намалява риска ресурсът да остане незатворен.

Обработка на изключения

try и catch

Йерархия на изключенията

Клас Throwable

Проверявани (Checked) и непроверявани (unchecked) изключения

NullPointerException

NumberFormatException

Няколко catch блока

Multi-catch

finally

throw

throw в конструктор

throw в record

throws

Разлика между throw и throws