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2-java_exception.md

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2-java_exception.md

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Java における例外

1.例外はオブジェクト

  • Java における例外は実行中のメソッドの失敗を呼び出し元に通知するオブジェクト
  • すべての例外は Exception クラスの直接または間接のサブクラスのインスタンス
  • オブジェクトにする以外にも以下の方法があるが、オブジェクトが拡張性とシンプルさでよさそう
    • int 値を用いる方法
      • メリット
        • シンプル
        • C 言語などの API と同様な扱い方ができる
      • デメリット
        • 関数・ライブラリーごとにエラー値の体系が異なりミスを多発しやすい
        • 詳細なエラーの情報を添付できない
    • String を用いる
      • メリット
        • 例外の表現として柔軟・シンプル
        • 詳細情報が付与できる
      • デメリット
        • 例外ごとに情報を取り出すためのパーサーが必要になる

2.独自例外を作る

  • 独自の例外を作ると、きめ細かい例外処理が行える

独自例外の作り方

  • Exception クラスあるいは RuntimeException クラスを継承したクラスを作る
class NoBeerException extends Exception {
  NoBeerException(String message) {
    super(message);
  }
}
  • 独自例外クラスを用いると Exception クラスのインスタンスだけでは実現できない、豊富な情報を伝えられる
class ItemNotFoundException extends Exception {

  final int itemId;
  final int categoryId;

  ItemNotFoundException(int itemId, int categoryId) {
    super(
      "item not found, id: %d, category: %d"
          .format(itemId, categoryId));
    this.itemId = itemId;
    this.categoryId = categoryId;
  }
}
  • 呼び出し元に例外処理を強制する場合は Exception クラスのサブクラスを作る
    • ただし RuntimeException のサブクラスにしない
  • 呼び出し元に例外処理を強制しない場合は RuntimeException クラスのサブクラスを作る

3.例外にメッセージ、原因を設定する

Exception クラスのコンストラクターには以下のものがあり、例外の原因を伝えられる

  • Exception(String message)
  • Exception(Exception cause)
  • Exception(String message, Exception cause)

Exception クラスから情報を取得する方法

  • getMessage() メソッドによって、例外に設定されたメッセージを取得できる
  • getCause() メソッドによって、例外の原因の例外を取得できる
Exception outOfGas = new NoBeerException("out of gas");
Exception exception = new NoBeerException("Beer has gone", outOfGas);

exception.getMessage(); // Beer has gone
exception.getCause(); // -> NoBeerException : out of gas

4.発生箇所を特定する

  • Exception クラスには、呼び出しの階層を記録する機能がついている
  • getStackTrace() メソッドにより、呼び出しの階層の記録 StackTraceElement の配列を取得できる
  • StackTraceElement には次の情報が含まれている
    • クラス名
    • メソッド名
    • ファイル名
    • 行番号

例外発生箇所を特定する

java.lang.NullPointerException
  at com.example.Library.nameOf(Library.java:22)
  at com.example.UserCode$LibraryExecutor.execute(UserCode.java:49)
  at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Me
  at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMeth
  at java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(Delega
  at java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:567)
  at com.example.UserCode.reflectiveInvoke(UserCode.java:63)
  at com.example.UserCode.main(UserCode.java:31)

このスタックトレースからは...

  • Library.java というファイルの 22 行目
  • Library というクラスにある nameOf というメソッドの中で
  • NullPointerException が発生した

5.失敗を呼び出し元に通知する方法

  • return の代わりに throw キーワードに例外オブジェクトを指定することでメソッドの実行を終了し、失敗したと呼び出し元に通知できる
if (beer.isPresent()) return Pair.of(beer.get(), change);

// メソッドの実行を終了して失敗を通知
throw new NoBeerException("beer has gone");
  • なお、通知する例外が Exception クラスのサブクラスで、 RuntimeException のサブクラスではない場合、 メソッドのシグニチャー(メソッドの型情報)に throws キーワードと通知する例外クラスを記述する必要がある
public Pair<Beer, Change> pouringBeer()
      throws NoBeerException, NoChangeException {
  ...
  if (beer.isPresent()) return Pair.of(beer.get(), change);

  // メソッドの実行を終了して失敗を通知
  throw new NoBeerException("beer has gone");
}

6.例外処理

例外処理をおこなう場合...

  • 例外が発生しうる箇所を try {} ブロックで囲む
  • 処理対象の例外型を catch() で指定し、例外パラメーターを受け取る
  • 続くブロックに例外処理を記述する
try {
  Beer beer = beerServer.pourBeer(1);
  Change change = changeReserve.prepareChange(payment);
  return Pair.of(beer, change);
} catch (NoBeerException e) {
  // ビールがない場合の例外処理を記述する
} catch (NoChangeException e) {
  // お釣りがない場合の例外処理を記述する
}

catch のマッチング

  • catch() でのマッチングは上から順番に行われる
  • Exception や RuntimeException などのルートになる例外を上の方に指定すると、処理できないルートが発生し、コンパイルエラーになる
try {
  Beer beer = beerServer.pourBeer(1);
  Change change = changeReserve.prepareChange(payment);
  return Pair.of(beer, change);
} catch (Exception e) {
  ...
} catch (NoBeerException e) { // !!コンパイルエラーになる!!
  ...
}

最後にかならず行いたい処理がある場合

  • finally {} ブロックに処理を記述する
  • AutoCloseable の実装クラスを作り、 close() メソッドに処理を記述した上で、 try() {} のカッコ内に指定する
BeerValve valve = ...;
try {
  valve.open();
  MugOfBeer mugOfBeer = pourBeer(mugCup);
  return mugOfBeer;
} finally {
  valve.close();
}
BeerValve valve = ...;
AutoCloseable closingValve = new AutoCloseable() {
  @Override public void close() throws Exception {
    valve.close();
  }
};
try(closingValve) {
  valve.open();
  MugOfBeer mugOfBeer = pourBeer(mugCup);
  return mugOfBeer;
}
  • AutoCloseable は複数個指定できる
BeerValve valve = ...;
AutoCloseable closingValve = valve::close;

try(closingValve; MugHolder mugHolder = openMugHolder()) {
  MugCup mugCup = mugHolder.cupAtHead();
  valve.open();
  MugOfBeer mugOfBeer = pourBeer(mugCup);
  return mugOfBeer;
} // mugHolder -> closingValve の順に実行される

// try() の中にて取得したオブジェクトのスコープは try {} ブロック内