Podczas wykonywania programu mogą wystąpić sytuacje wymagające specjalnego przetwarzania. Mogą one reprezentować nietypowe lub błędne warunki, sytuacje, których programista nie przewidział, a nawet alternatywne ścieżki wykonania. Warunki te nazywamy wyjątkami.

W Javie wyjątki są reprezentowane przez obiekty należące do klasy Throwable lub jednej z jej podklas. Hierarchia wyjątków jest ważna dla zrozumienia, które wyjątki mogą być zgłaszane, przechwytywane i obsługiwane przez programy.

Throwable

Throwable jest klasą bazową hierarchii wyjątków w Javie. Obiekty tej klasy przechowują informacje o konkretnym zdarzeniu i umożliwiają przekazanie tych informacji z miejsca wystąpienia wyjątku do kodu odpowiedzialnego za jego obsługę.

Tylko obiekty należące do Throwable lub jednej z jego podklas mogą być zgłaszane przez JVM lub przez programistę za pomocą throw. Podobnie klauzula catch może przechwytywać wyłącznie obiekty należące do tej hierarchii.

Do najważniejszych metod klasy Throwable należą getMessage(), która pozwala uzyskać komunikat związany z wyjątkiem, oraz printStackTrace(), która wyświetla ślad stosu wykonania do miejsca wystąpienia wyjątku.

Klasa Throwable ma dwie bezpośrednie podklasy: Exception i Error.

Hierarchia Throwable

Error

Klasa Error reprezentuje poważne warunki, z których aplikacja na ogół nie jest w stanie się odzyskać. Są to sytuacje nietypowe, które normalnie nie powinny wystąpić podczas wykonywania programu.

Do ważnych podklas Error należą AssertionError, IOError i VirtualMachineError. Ta ostatnia ma między innymi podklasy InternalError, OutOfMemoryError, StackOverflowError i UnknownError.

Błędy mogą być zgłaszane przez samą JVM, często w wyniku warunków wykrytych przez system operacyjny lub środowisko uruchomieniowe. Mogą być również jawnie wywoływane przez programistę, na przykład za pomocą assert lub throw.

Error i jego podklasy

Exception

Klasa Exception reprezentuje wyjątki, które w pewnych okolicznościach można obsłużyć i po których aplikacja może kontynuować działanie.

Jej podklasy obejmują IOException, SQLException, ReflectiveOperationException, ClassNotFoundException i RuntimeException.

Podklasy Exception, które nie są podklasami RuntimeException, nazywamy wyjątkami sprawdzanymi (checked exceptions). Kompilator wymaga, aby program jawnie je uwzględnił. Można to zrobić, przechwytując wyjątek za pomocą klauzuli catch albo deklarując za pomocą throws, że metoda może go zgłosić.

Exception i jego podklasy

RuntimeException

Wśród podklas Exception wyróżnia się RuntimeException. Ona oraz jej podklasy są nazywane wyjątkami czasu wykonania (runtime exceptions).

RuntimeException i jej podklasy są wyjątkami niesprawdzanymi (unchecked exceptions). Kompilator nie wymaga, aby były jawnie obsługiwane za pomocą try/catch ani deklarowane za pomocą throws.

Ten rodzaj wyjątku zazwyczaj reprezentuje błędy logiczne lub nieprawidłowe użycie programu. Typowe przykłady to:

  • ClassCastException: występuje, gdy jawne rzutowanie typu jest niemożliwe.
  • IllegalArgumentException: wskazuje, że metoda otrzymała argument uznany za nieprawidłowy lub nieodpowiedni.
  • IndexOutOfBoundsException: występuje podczas próby uzyskania dostępu do nieistniejącej pozycji w strukturze indeksowanej.
  • NullPointerException: występuje, gdy operacja jest wykonywana na referencji null.

Metoda, która może zgłosić RuntimeException, nie musi deklarować tej możliwości za pomocą throws. Oczywiście nadal można przechwytywać i obsługiwać te wyjątki za pomocą try i catch.

W praktyce wiele instancji RuntimeException wskazuje na problemy, którym można było zapobiec w samym programie. Gdy taki wyjątek wystąpi, zazwyczaj ważne jest zbadanie jego przyczyny i usunięcie problemu, zamiast po prostu przechwytywać wyjątek.

RuntimeException i jego podklasy

Wyjątki sprawdzane i niesprawdzane

Ważnym rozróżnieniem w hierarchii wyjątków Javy jest podział na wyjątki sprawdzane i wyjątki niesprawdzane.

Throwable oraz wszystkie jego podklasy, które nie są podklasami RuntimeException ani Error, nazywamy wyjątkami sprawdzanymi. RuntimeException i jej podklasy, a także Error i jego podklasy, nazywamy wyjątkami niesprawdzanymi.

Wyjątki sprawdzane muszą być obsługiwane lub jawnie deklarowane przez program. Oznacza to, że gdy metoda może zgłosić wyjątek sprawdzany, musi on zostać obsłużony przez klauzulę catch albo zadeklarowany w klauzuli throws tej metody.

Wyjątki niesprawdzane nie muszą natomiast być jawnie obsługiwane ani deklarowane. Kompilator nie wymaga przechwytywania ani deklarowania RuntimeException, Error ani ich podklas.

W uproszczeniu hierarchię można przedstawić następująco:

Throwable
├── Error
└── Exception
    └── RuntimeException

Taka organizacja pozwala na obsługę wyjątków na różnych poziomach hierarchii. Klauzula catch może na przykład przechwycić konkretny wyjątek lub jedną z jego klas nadrzędnych, zależnie od oczekiwanego zachowania.

Zrozumienie tej hierarchii jest podstawą zrozumienia mechanizmu obsługi wyjątków w Javie oraz podejmowania decyzji, które wyjątki należy obsługiwać, które propagować, a które reprezentują błędy wymagające naprawy w samym programie.

Ten artykuł jest adaptacją treści z książki Orientação a Objetos com Java, autorstwa Eduardo Kessler Piveta.