Как выбросить ошибку java - Исправление ошибок и поиск оптимальных решений проблем

Исключения

Исключения
- Введение
- Иерархия исключений
  - Проверяемые и непроверяемые
  - Иерархия
    - Классификация
    - Error и Exception
- Работа с исключениями
  - Обработка исключений
    - Правила try/catch/finally
    - Расположение catch блоков
    - Транзакционность
  - Делегирование
  - Методы и практики работы с исключительными ситуацими
    - Собственные исключения
    - Реагирование через re-throw
    - Не забывайте указывать причину возникновения исключения
    - Сохранение исключения
    - Логирование
    - Чего нельзя делать при обработке исключений
  - Try-with-resources или try-с-ресурсами
  - Общие советы
    - Избегайте генерации исключений, если их можно избежать простой проверкой
    - Предпочитайте Optional, если отсутствие значения — не исключительная ситуация
    - Заранее обдумывайте контракты методов
    - Предпочитайте исключения кодам ошибок и boolean флагам-признакам успеха
- Исключения и статические блоки
- Многопоточность и исключения
- Проверяемые исключения и их необходимость
- Заключение
- Полезные ссылки

Введение

Начав заниматься программированием, мы, к своему удивлению, обнаружили, что не так уж просто заставить программы делать задуманное. Я могу точно вспомнить момент, когда я понял, что большая часть моей жизни с этих пор будет посвящена поиску ошибок в собственных программах.

(c) Морис Уилкс.

Предположим, вам понадобилась программа, считывающая содержимое файла.
В целом, здесь нет ничего сложного и код, выполняющий поставленную задачу, мог бы выглядеть как-то так:

    public List<String> readAll(String path) {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path));
        String line;
        List<String> lines = new ArrayList<>();
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            lines.add(line);
        }
        
        return lines;
    }

И это был бы вполне рабочий вариант, если бы не одно но: мы живём не в идеальном мире. Код, приведённый выше, рассчитан на то, что всё работает идеально: путь до файла указан верный, файл можно прочитать, во время чтения с файлом ничего не происходит, место хранения файла работает без ошибок и еще огромное количество предположений.

Однако, как показывает практика, мир не идеален, а нас повсюду преследуют ошибки и проблемы. Кто-то может указать путь до несуществующего файла, во время чтения может произойти ошибка, например, файл повреждён или удален в процессе чтения и т.д.

Игнорирование подобных ситуаций недопустимо, так как это ведет к нестабильно и непредсказуемо работающему коду.
Значит, на такие ситуации надо реагировать.

Самая простая реакция — это возвращать boolean — признак успеха или некоторый код ошибки, например, какое-то число.
Пусть, 0 — это код удачного завершения приложения, 1 — это аварийное завершение и т.д.
Мы получаем код возврата и уже на него реагируем.

Подобный ход имеет право на жизнь, однако, он крайне неудобен в повседневной разработке с её тысячами возможных ошибок и проблемных ситуаций.

Во-первых, он слишком немногословен, так как необходимо помнить что означает каждый код возврата, либо постоянно сверяться с таблицей расшифровки, где они описаны.

Во-вторых, такой подход предоставляет не совсем удобный способ обработки возникших ошибок. Более того, нередки ситуации, когда в месте возникновения ошибки непонятно, как реагировать на возникшую проблему. В таком случае было бы удобнее делегировать обработку ошибки вызывающему коду, до места, где будет понятно как реагировать на ошибку.

В-третьих, и это, на мой взгляд, самое главное — это небезопасно, так как подобный способ можно легко проигнорировать.

Lots of newbie’s coming in from the C world complain about exceptions and the fact that they have to put exception handling all over the place—they want to just write their code. But that’s stupid: most C code never checks return codes and so it tends to be very fragile. If you want to build something really robust, you need to pay attention to things that can go wrong, and most folks don’t in the C world because it’s just too damn hard.
One of the design principles behind Java is that I don’t care much about how long it takes to slap together something that kind of works. The real measure is how long it takes to write something solid.

In Java you can ignore exceptions, but you have to willfully do it. You can’t accidentally say, «I don’t care.» You have to explicitly say, «I don’t care.»

(c) James Gosling.

Поэтому, в Java используется другой механизм работы с такими ситуациями: исключения.

Что такое исключение? В некотором смысле можно сказать, что исключение — это некоторое сообщение, уведомляющее о проблеме, незапланированном поведении.

В нашем примере с чтением содержимого файла, источником такого сообщения может являться BufferedReader или FileReader. Сообщению необходим получатель/обработчик, чтобы перехватить его и что-то сделать, как-то отреагировать.

Важно понимать, что генерация исключения ломает поток выполнения программы, так как либо это сообщение будет перехвачено и обработано каким-то зарегистрированным получателем, либо программа завершится.

Что значит «ломает поток выполнения программы»?

Представьте, что по дороге едет грузовик. Движение машины и есть поток выполнения программы. Вдруг водитель видит, что впереди разрушенный мост — исключение, ошибка. Теперь он либо поедет по объездной дороге, т.е перехватит и отреагирует на исключение, либо остановится и поездка будет завершена.

Исключения могут быть разных типов, под разные ситуации, а значит и получателей(обработчиков) может быть несколько — на каждый отдельный тип может быть своя реакция, свой обработчик.

Исключение также может хранить информацию о возникшей проблеме: причину, описание-комментарий и т.д.
Исходя из описания можно сказать, что исключение — это объект некоторого, специально для этого предназначенного, класса. Так как проблемы и ошибки бывают разного рода, их можно классифицировать и логически разделить, значит и классы исключений можно выстроить в некоторую иерархию.

Как генерировать исключения и регистрировать обработчики мы рассмотрим позднее, а пока давайте взглянем на иерархию этих классов.

Иерархия исключений

Ниже приведена иерархия исключений:

Картинка большая, чтобы лучше запоминалась.

Для начала разберем загадочные подписи checked и unchecked на рисунке.

Проверяемые и непроверяемые

Все исключения в Java делятся на два типа: проверяемые (checked) и непроверяемые исключения (unchecked).

Как видно на рисунке, java.lang.Throwable и java.lang.Exception относятся к проверяемым исключениям, в то время как java.lang.RuntimeException и java.lang.Error — это непроверяемые исключения.

Принадлежность к тому или иному типу каждое исключение наследует от родителя.
Это значит, что наследники java.lang.RuntimeException будут unchecked исключениями, а наследники java.lang.Exception — checked.

Что это за разделение?

В первую очередь напомним, что Java — это компилируемый язык, а значит, помимо runtime(время выполнения кода), существует ещё и compile-time(то, что происходит во время компиляции).

Так вот проверяемые исключения — это исключения, на которые разработчик обязан отреагировать, т.е написать обработчики, и наличие этих обработчиков будет проверено на этапе компиляции. Ваш код не будет скомпилирован, если какое-то проверяемое исключение не обработано, компилятор этого не допустит.

Непроверяемые исключения — это исключения времени выполнения. Компилятор не будет от вас требовать обработки непроверяемых исключений.

В чём же смысл этого разделения на проверяемые и непроверяемые исключения?

Я думаю так: проверяемые исключения в Java — это ситуации, которые разработчик никак не может предотвратить и исключение является одним из вариантов нормальной работы кода.

Например, при чтении файла требуется обрабатывать java.io.FileNotFoundException и java.io.IOException, которые является потомками java.io.Exception.

Потому, что отсутствие файла или ошибка работы с вводом/выводом — это вполне допустимая ситуация при чтении.

С другой стороны, java.lang.RuntimeException — это скорее ошибки разработчика.
Например, java.lang.NullPointerException — это ошибка обращения по null ссылке, данную ситуацию можно предотвратить: проверить ссылку на null перед вызовом.

Представьте, что вы едете по дороге, так вот предупредительные знаки — это проверяемые исключения. Например, знак «Осторожно, дети!» говорит о том, что рядом школа и дорогу может перебежать ребенок. Вы обязаны отреагировать на это, не обязательно ребенок перебежит вам дорогу, но вы не можете это проконтролировать, но в данном месте — это нормальная ситуация, ведь рядом школа.

Делать абсолютно все исключения проерямыми — не имеет никакого смысла, потому что вы просто с ума сойдете, пока будете писать обработчики таких ситуаций. Да и зачастую это будет только мешать: представьте себе дорогу, которая утыкана постоянными предупредительными знаками, на которые вы должны реагировать. Ехать по такой дороге будет крайне утомительно.

Разделение на проверяемые и непроверяемые исключения существует только в Java, в других языках программирования, таких как Scala, Groovy, Kotlin или Python, все исключения непроверяемые.

Это довольно холиварная тема и свои мысли по ней я изложу в конце статьи.

Теперь рассмотрим непосредственно иерархию исключений.

Иерархия

Итак, корнем иерархии является java.lang.Throwable, у которого два наследника: java.lang.Exception и java.lang.Error.
В свою очередь java.lang.Exception является родительским классом для java.lang.RuntimeException.

Занятно, что класс java.lang.Throwable назван так, как обычно называют интерфейсы, что иногда вводит в заблуждение новичков. Однако помните, что это класс! Запомнить это довольно просто, достаточно держать в уме то, что исключения могут содержать состояние (например, информация о возникшей проблеме).

Так как в Java все классы являются наследниками java.lang.Object, то и исключения (будучи тоже классами) наследуют все стандартные методы, такие как equals, hashCode, toString и т.д.

Раз мы работаем с классами, то можно с помощью наследования создавать свои собственные иерархии исключений, добавляя в них какое-то специфическое поведение и состояние.

Чтобы создать свой собственный класс исключение необходимо отнаследоваться от одного из классов в иерархии исключений. При этом помните, что наследуется еще и тип исключения: проверяемое или непроверяемое.

Классификация

Каждый тип исключения отвечает за свою область ошибок.

java.lang.Exception

Это ситуации, которые разработчик никак не может предотвратить, например, не получилось закрыть файловый дескриптор или отослать письмо, и исключение является одним из вариантов нормальной работы кода.

Это проверяемые исключения, мы обязаны на такие исключения реагировать, это будет проверено на этапе компиляции.

Пример: java.io.IOException, java.io.FileNotFoundException.
java.lang.RuntimeException

Это ситуации, когда основной причиной ошибки является сам разработчик, например, происходит обращение к null ссылке, деление на ноль, выход за границы массива и т.д. При этом исключение не является одним из вариантов нормальной работы кода.

Это непроверяемые исключения, реагировать на них или нет решает разработчик.

Пример: java.lang.NullPointerException.
java.lang.Error

Это критические ошибки, аварийные ситуации, после которых мы с трудом или вообще не в состоянии продолжить работу. Например, закончилась память, переполнился стек вызовов и т.д.

Это непроверяемые исключения, реагировать на них или нет решает разработчик.

Реагировать на подобные ошибки следует только в том случае, если разработчик точно знает как поступить в такой ситуации. Перехватывать такие ошибки не рекомендуется, так как чаще всего разработчик не знает как реагировать на подобного рода аварийные ситуации.

Теперь перейдем к вопросу: в чем же разница между java.lang.Error и java.lang.Exception?

Error и Exception

Все просто. Исключения java.lang.Error — это более серьезная ситуация, нежели java.lang.Exception.
Это серьезные проблемы в работе приложения, которые тяжело исправить, либо вообще неясно, можно ли это сделать.

Это не просто исключительная ситуация — это ситуация, в которой работоспособность всего приложения под угрозой! Например, исключение java.lang.OutOfMemoryError, сигнализирующее о том, что кончается память или java.lang.StackOverflowError – переполнение стека вызовов, которое можно встретить при бесконечной рекурсии.

Согласитесь, что если не получается преобразовать строку к числу, то это не та ситуация, когда все приложение должно завершаться. Это ситуация, после которой приложение может продолжить работать.
Да, это неприятно, что вы не смогли найти файл по указанному пути, но не настолько критично, как переполнение стека вызовов.

Т.е разница — в логическом разделении.

Поэтому, java.lang.Error и его наследники используются только для критических ситуаций.

Работа с исключениями

Обработка исключений

Корнем иерархии является класс java.lang.Throwable, т.е. что-то «бросаемое».
А раз исключения бросаются, то для обработки мы будем ловить их!

В Java исключения ловят и обрабатывают с помощью конструкции try/catch/finally.

При заключении кода в один или несколько блоков try указывается потенциальная возможность выбрасывания исключения в этом месте, все операторы, которые могут сгенерировать исключение, помещаются в этом блоке.

В блоках catch перечисляются исключения, на которые решено реагировать. Тут определяются блоки кода, предназначенные для решения возникших проблем. Это и есть объявление тех самых получателей/обработчиков исключений.

Пример:

public class ExceptionHandling {
    public static void main(String[] args) {
        try {
             // код
        } catch(FileNotFoundException fnf) {
            // обработчик на FileNotFoundException
        }
    }
}

Тот тип исключения, что указывается в catch блоке можно расценивать как фильтр, который перехватывает все исключения того типа, что вы указали и всех его потомков, расположенных ниже по иерархии.

Представьте себе просеивание муки. Это процесс целью которого является удаление посторонних частиц, отличающихся по размерам от частиц муки. Вы просеиваете через несколько фильтров муку, так как вам не нужны крупные комочки, осколки и другие посторонние частицы, вам нужна именно мука определенного качества. И в зависимости от выставленных фильтров вы будете перехватывать разные частицы, комочки и т.д. Эти частицы и есть исключения. И если выставляется мелкий фильтр, то вы словите как крупные частицы, так и мелкие.

Точно также и в Java, ставя фильтр на java.lang.RuntimeException вы ловите не только java.lang.RuntimeException, но и всех его наследников! Ведь эти потомки — это тоже runtime ошибки!

В блоке finally определяется код, который будет всегда выполнен, независимо от результата выполнения блоков try/catch. Этот блок будет выполняться независимо от того, выполнился или нет блок try до конца, было ли сгенерировано исключение или нет, и было ли оно обработано в блоке catch или нет.

Пример:

public class ExceptionHandling {
    public static void main(String[] args) {
        try {
             // some code
        } catch(FileNotFoundException fnf) {
            // обработчик 1
        } catch(RuntimeException re) {
            // обработчик 2
        } finally {
            System.out.println("Hello from finally block.");
        }
    }
}

В примере выше объявлен try блок с кодом, который потенциально может сгенерировать исключения, после try блока описаны два обработчика исключений, на случай генерации FileNotFoundException и на случай генерации любого RuntimeException.
Объект исключения доступен по ссылке exception.

Правила try/catch/finally

Блок try находится перед блоком catch или finally. При этом должен присутствовать хотя бы один из этих блоков.
Между try, catch и finally не может быть никаких операторов.
Один блок try может иметь несколько catch блоков. В таком случае будет выполняться первый подходящий блок.

Поэтому сначала должны идти более специальные блоки обработки исключений, а потом уже более общие.
Блок finally будет выполнен всегда, кроме случая, когда JVM преждевременно завершит работу или будет сгенерировано исключение непосредственно в самом finally блоке.

Допускается использование вложенных конструкций try/catch/finally.

public class ExceptionHandling {
    public static void main(String[] args) {
        try {
             try {
                // some code
            } catch(FileNotFoundException fnf) {
                // обработчик 1
            }
        } catch(RuntimeException re) {
            // обработчик 2
        } finally {
            System.out.println("Hello from finally block.");
        }
    }
}

Вопрос:

Каков результат выполнения примера выше, если в блоке try не будет сгенерировано ни одного исключения?

Ответ:

Будет выведено на экран: «Hello from finally block.».

Так как блок finally выполняется всегда.

Вопрос:

Теперь немного видоизменим код, каков результат выполнения будет теперь?

public class ExceptionHandling {
  public static void main(String[] args) {
    try {
         return;
    } finally {
         System.out.println("Hello from finally block");
    }
  }
}

Ответ:

На экран будет выведено: Hello from finally block.

Вопрос:

Плохим тоном считается прямое наследование от java.lang.Throwable.
Это строго не рекомендуется делать, почему?

Ответ:

Наследование от наиболее общего класса, а в данном случае от корневого класса иерархии, усложняет обработку ваших исключений. Проблему надо стараться локализовать, а не делать ее описание/объявление максимально общим. Согласитесь, что java.lang.IllegalArgumentException говорит гораздо больше, чем java.lang.RuntimeException. А значит и реакция на первое исключение будет более точная, чем на второе.

Далее приводится несколько примеров перехвата исключений разных типов:

Обработка java.lang.RuntimeException:

try {
    String numberAsString = "one";
    Double res = Double.valueOf(numberAsString);
} catch (RuntimeException re) {
    System.err.println("Error while convert string to double!");
}

Результатом будет печать на экран: Error while convert string to double!.

Обработка java.lang.Error:

try {
    throw new Error();
} catch (RuntimeException re) {
    System.out.println("RuntimeException");
} catch (Error error) {
    System.out.println("ERROR");
}

Результатом будет печать на экран: ERROR.

Расположение catch блоков

Как уже было сказано, один блок try может иметь несколько catch блоков. В таком случае будет выполняться первый подходящий блок.

Это значит, что порядок расположения catch блоков важен.

Рассмотрим ситуацию, когда некоторый используемый нами метод может выбросить два разных исключения:

void method() throws Exception {
    if (new Random((System.currentTimeMillis())).nextBoolean()) {
        throw new Exception();
    } else {
       throw new IOException();
    }
}

Конструкция new Random((System.currentTimeMillis())).nextBoolean() генерирует нам случайное значение false или true.

Для обработки исключений этого метода написан следующий код:

try {
  method();
} catch (Exception e) {
  // Обработчик 1
} catch (IOException e) {
  // Обработчик 2
}

Все ли хорошо с приведенным выше кодом?
Нет, код выше неверен, так как обработчик java.io.IOException в данном случае недостижим. Все дело в том, что первый обработчик, ответсвенный за Exception, перехватит все исключения, а значит не может быть ситуации, когда мы сможем попасть во второй обработчик.

Снова вспомним пример с мукой, приведенный в начале.

Так вот песчинка, которую мы ищем, это и есть наше исключение, а каждый фильтр это catch блок.

Если первым установлен фильтр ловить все, что является Exception и его потомков, то до фильтра ловить все, что является IOException и его потомков ничего не дойдет, так как верхний фильтр уже перехватит все песчинки.

Отсюда следует правило:

Сначала должны идти более специальные блоки обработки исключений, а потом уже более общие.

А что если на два разных исключения предусмотрена одна и та же реакция? Написание двух одинаковых catch блоков не приветствуется, ведь дублирование кода — это зло.

Поэтому допускается объединить два catch блока с помощью |:

try {
    method2();
} catch (IllegalArgumentException | IndexOutOfBoundsException e) {
    // Обработчик
}

Вопрос:

Есть ли способ перехватить все возможные исключения?

Ответ:

Есть! Если взглянуть еще раз на иерархию, то можно отметить, что java.lang.Throwable является родительским классом для всех исключений, а значит, чтобы поймать все, необходимо написать что-то в виде:

try {
  method();
} catch (Throwable t) {
  // Обработчик
}

Однако, делать так не рекомендуется, что наталкивает на следующий вопрос.

Вопрос:

Почему перехватывать java.lang.Throwable — плохо?

Ответ:

Дело в том, что написав:

try {
  method();
} catch (Throwable t) {
  // catch all
}

Будут перехвачены абсолютно все исключения: и java.lang.Exception, и java.lang.RuntimeException, и java.lang.Error, и все их потомки.

И как реагировать на все? При этом надо учесть, что обычно на java.lang.Error исключений вообще не ясно как реагировать. А значит, мы можем неверно отреагировать на исключение и вообще потерять данные. А ловить то, что не можешь и не собирался обрабатывать — плохо.

Поэтому перехватывать все исключения — плохая практика.

Вопрос-Тест:

Что будет выведено на экран при запуске данного куска кода?

public static void main(String[] args) {
    try {
        try {
            throw new Exception("0");
        } finally {
            if (true) {
                throw new IOException("1");
            }

            System.err.println("2");
        }
    } catch (IOException ex) {
        System.err.println(ex.getMessage());
    } catch (Exception ex) {
        System.err.println("3");
        System.err.println(ex.getMessage());
    }
}

Ответ:

При выполнении данного кода выведется «1».
Давайте разберем почему.

Мы кидаем исключение во вложенном try блоке: throw new Exception("0");.

После этого поток программы ломается и мы попадаем в finally блок:

if (true) {
    throw new IOException("1");
}

System.err.println("2");

Здесь мы гарантированно зайдем в if и кинем уже новое исключение: throw new IOException("1");.
При этом вся информация о первом исключении будет потеряна! Ведь мы никак не отреагировали на него, а в finally блоке и вовсе ‘перезатерли’ новым исключением.

На try, оборачивающий наш код, настроено два фильтра: первый на IOException, второй на Exception.

Так как порядок расположения задан так, что мы прежде всего смотрим на IOException, то и сработает этот фильтр, который выполнит следующий код:

System.err.println(ex.getMessage());

Именно поэтому выведется 1.

Транзакционность

Важным моментом, который нельзя пропустить, является то, что try блок не транзакционный.

Под термином транзакционность я имею в виду то, что либо действия будут выполнены целиком и успешно, либо не будут выполнены вовсе.

Что это значит?

Это значит, что при возникновении исключения в try блоке все совершенные действия не откатываются к изначальному состоянию, а так и остаются совершенными.
Все выделенные ресурсы так и остаются занятыми, в том числе и при возникновении исключения.

По сути именно поэтому и существует finally блок, так как туда, как уже было сказано выше, мы зайдем в любом случае, то там и освобождают выделенные ресурсы.

Вопрос:

Работа с объектами из try блока в других блоках невозможна:

public class ExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            String line = "hello";
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(e);
        }

        // Compile error
        System.out.println(line); // Cannot resolve symbol `line`
    }
}

Почему?

Ответ:

Потому что компилятор не может нам гарантировать, что объекты, объявленные в try-блоке, были созданы.

Ведь могло быть сгенерировано исключение. Тогда после места, где было сгенерировано исключение, оставшиеся действия не будут выполнены, а значит возможна ситуация, когда объект не будет создан. Следовательно и работать с ним нельзя.

Вернемся к примеру с грузовиком, чтобы объяснить все вышесказанное.

Объездная здесь — это catch блок, реакция на исключительную ситуацию. Если добавить еще несколько объездных дорог, несколько catch блоков, то водитель выберет наиболее подходящий путь, наиболее подходящий и удобный catch блок, что объясняет важность расположения этих блоков.

Транзакционность на этом примере объясняется тем, что если до этого водитель где-то оплатил проезд по мосту, то деньги ему автоматически не вернутся, необходимо будет написать в поддержку или куда-то пожаловаться на управляющую компанию.

Делегирование

Выше было разобрано то, как обрабатывать исключения. Однако, иногда возникают ситуации, когда в нет конкретного понимания того, как обрабатывать возникшее исключение. В таком случае имеет смысл делегировать задачу обработки исключения коду, который вызвал ваш метод, так как вызывающий код чаще всего обладает более обширными сведениями об источнике проблемы или об операции, которая сейчас выполняется.

Делегирование исключения производится с помощью ключевого слова throws, которое добавляется после сигнатуры метода.

Пример:

// Код написан только для ознакомительной цели, не стоит с него брать пример!
String readLine(String path) throws IOException {
    BufferedReader br = new BufferedReader(...);
    String line = br.readLine();

    return line;
}

Таким образом обеспечивается передача объявленного исключения в место вызова метода. И то, как на него реагировать уже становится заботой вызывающего этот метод.
Поэтому реагировать и писать обработчики на те исключения, которые мы делегировали, внутри метода уже не надо.

Механизм throws введен для проброса проверяемых исключений.

Разумеется, с помощью throws можно описывать делегирование как проверяемых, так и непроверяемых исключений.
Однако перечислять непроверяемые не стоит, такие исключения не контролируются в compile time.

Перечисление непроверяемых исключений бессмысленно, так как это примерно то же самое, что перечислять все, что может с вами случиться на улице.

Теперь пришла пора рассмотреть методы обработки исключительных ситуаций.

Методы и практики работы с исключительными ситуацими

Главное и основное правило при работе с исключениями звучит так:

На исключения надо либо реагировать, либо делегировать, но ни в коем случае не игнорировать.

Определить когда надо реагировать, а когда делегировать проще простого. Задайте вопрос: «Знаю ли я как реагировать на это исключение?».

Если ответ «да, знаю», то реагируйте, пишите обработчик и код, отвечающий за эту реакцию, если не знаете что делать с исключением, то делегируйте вызывающему коду.

Собственные исключения

Выше мы уже затронули то, что исключения это те же классы и объекты.
И иногда удобно выстроить свою иерархию исключений, заточенных под конкретную задачу. Дабы более гибко обрабатывать и реагировать на те исключительные ситуации, которые специфичны решаемой задаче.

Например, пусть есть некоторый справочник:

class Catalog {
    Person findPerson(String name);
}

В данном случае нам надо обработать ситуации, когда name является null, когда в каталоге нет пользователя с таким именем.

Если генерировать на все ситуации java.lang.Exception, то обработка ошибок будет крайне неудобной.
Более того, хотелось бы явно выделить ошибку, связанную с тем, что пользователя такого не существует.
Очевидно, что стандартное исключение для этого случая не существует, а значит вполне логично создать свое.

class PersonNotFoundException extends RuntimeException {
    private String name;

    // some code
}

Обратите внимание, что имя Person, по которому в каталоге не смогли его найти, выделено в свойство класса name.

Теперь при использовании этого метода проще реагировать на различные ситуации, такие как null вместо имени, а проблему с отсутствием Person в каталоге можно отдельно вынести в свой catch блок.

Реагирование через re-throw

Часто бывает необходимо перехватить исключение, сделать запись о том, что случилось (в файл лога, например) и делегировать его вызывающему коду.
Как уже было сказано выше, в рамках конструкции try/catch/finally можно сгенерировать другое исключение.

Такой подход называется re-throw.

Исключение перехватывается в catch блоке, совершаются необходимые действия, например, запись в лог или создание нового, более конкретного для контекста задачи, исключения и повторная генерация исключения.

Как это выглядит на практике:

try {
    Reader readerConf = ....
    readerConf.readConfig();
} catch(IOException ex) {
    System.err.println("Log exception: " + ex);
    throw new ConfigException(ex);
}

Во время чтения конфигурационного файла произошло исключение java.io.IOException, в catch блоке оно было перехвачено, сделана запись в консоль о проблеме, после чего было создано новое, более конкретное, исключение ConfigException, с указанием причины (перехваченное исключение, ссылка на которое ex) и оно было проброшено дальше.

По итогу, из метода с приведенным кодом, в случае ошибки чтения конфигурации, будет выброшено ConfigException.

Для чего мы здесь так поступили?

Это полезно для более гибкой обработки исключений.
В примере выше чтение конфигурации генерирует слишком общее исключение, так как java.io.IOException это довольно общее исключение, но проблема в примере выше понятна: работа с этим конфигурационным файлом невозможна.

Значит и сообщить лучше именно как о том, что это не абстрактный java.io.IOException, а именно ConfigException. При этом, так как перехваченное исключение было передано новому в конструкторе, т.е. указалась причина возникновения (cause) ConfigException, то при выводе на консоль или обработке в вызывающем коде будет понятно почему ConfigException был создан.

Также, можно было добавить еще и текстовое описание к сгенерированному ConfigException, более подробно описывающее произошедшую ситуацию.

Еще одной важной областью применения re-throw бывает преобразование проверяемых исключений в непроверяемые.
В Java 8 даже добавили исключение java.io.UncheckedIOException, которое предназначено как раз для того, чтобы сделать java.io.IOException непроверяемым, обернуть в unchecked обертку.

Пример:

try {
    Reader readerConf = ....
    readerConf.readConfig();
} catch(IOException ex) {
    System.err.println("Log exception: " + ex);
    throw new UncheckedIOException(ex);
}

Не забывайте указывать причину возникновения исключения

В предыдущем пункте мы создали собственное исключение, которому указали причину: перехваченное исключение, java.io.IOException.

Чтобы понять как это работает, давайте рассмотрим наиболее важные поля класса java.lang.Throwable:

public class Throwable implements Serializable {

    /**
     * Specific details about the Throwable.  For example, for
     * {@code FileNotFoundException}, this contains the name of
     * the file that could not be found.
     *
     * @serial
     */
    private String detailMessage;

    // ...


    /**
     * The throwable that caused this throwable to get thrown, or null if this
     * throwable was not caused by another throwable, or if the causative
     * throwable is unknown.  If this field is equal to this throwable itself,
     * it indicates that the cause of this throwable has not yet been
     * initialized.
     *
     * @serial
     * @since 1.4
     */
    private Throwable cause = this;

    // ...
}

Все исключения, будь то java.lang.RuntimeException, либо java.lang.Exception имеют необходимые конструкторы для инициализации этих полей.

При создании собственного исключения не пренебрегайте этими конструкторами!

Поле cause используются для указания родительского исключения, причины. Например, выше мы перехватили java.io.IOException, прокинув свое исключение вместо него. Но причиной того, что наш код выкинул ConfigException было именно исключение java.io.IOException. И эту причину нельзя игнорировать.

Представьте, что код, использующий ваш метод также перехватил ConfigException, пробросив какое-то своё исключение, а это исключение снова кто-то перехватил и пробросил свое. Получается, что истинная причина будет просто потеряна! Однако, если каждый будет указывать cause, истинного виновника возникновения исключения, то вы всегда сможете обнаружить по этому стеку виновника.

Для получения причины возникновения исключения существует метод getCause.

public class ExceptionExample {
    public Config readConfig() throws ConfigException { // (1)
      try {
        Reader readerConf = ....;
        readerConf.readConfig();
      } catch (IOException ex) {
          System.err.println("Log exception: " + ex);
          throw new ConfigException(ex); // (2)
      }
    }

    public void run() {
        try {
            Config config = readConfig(); // (3)
        } catch (ConfigException e) {
            Throwable t = e.getCause(); // (4)
        }
    }
}

В коде выше:

В строке (1) объявлен метод readConfig, который может выбросить ConfigException.
В строке (2) создаётся исключение ConfigException, в конструктор которого передается IOException — причина возникновения.
readConfig вызывается в (3) строке кода.
А в (4) вызван метод getCause который и вернёт причину возникновения ConfigException — IOException.

Сохранение исключения

Исключения необязательно генерировать, пробрасывать и так далее.
Выше уже упоминалось, что исключение — это Java-объект. А значит, его вполне можно присвоить переменной или свойству класса, передать по ссылке в метод и т.д.

class Reader {
    // A holder of the last IOException encountered
    private IOException lastException;

    // some code
    
    public void read() {
        try {
            Reader readerConf = ....
            readerConf.readConfig();
        } catch(IOException ex) {
            System.err.println("Log exception: " + ex);
            lastException = ex;
        }
    }
}

Генерация исключения это довольно дорогостоящая операция. Кроме того, исключения ломают поток выполнения программы. Чтобы не ломать поток выполнения, но при этом иметь возможность в дальнейшем отреагировать на исключительную ситуацию можно присвоить ее свойству класса или переменой.

Подобный прием использован в java.util.Scanner, где генерируемое исключение чтения потока сохраняется в свойство класса lastException.

Еще одним способом применения сохранения исключения может являться ситуация, когда надо сделать N операций, какие-то из них могут быть не выполнены и будет сгенерировано исключение, но реагировать на эти исключения будут позже, скопом.

Например, идет запись в базу данных тысячу строк построчно.
Из них 100 записей происходит с ошибкой.
Эти исключения складываются в список, а после этот список передается специальному методу, который по каждой ситуации из списка как-то отреагирует.
Т.е пока делаете операцию, копите ошибки, а потом уже реагируете.

Это похоже на то, как опрашивают 1000 человек, а негативные отзывы/голоса записывают, после чего реагируют на них. Согласитесь, было бы глупо после каждого негативного отзыва осуществлять реакцию, а потом снова возвращаться к толпе и продолжать опрос.

class Example {
    private List<Exception> exceptions;

    // some code
    
    public void parse(String s) {
        try {
            // do smth
        } catch(Exception ex) {
            exceptions.add(ex);
        }
    }

    private void handleExceptions()  {
        for(Exception e : exceptions) {
            System.err.println("Log exception: " + e);
        }
    }
}

Логирование

Когда логировать исключение?

В большинстве случаев лучше всего логировать исключение в месте его обработки. Это связано с тем, что именно в данном месте кода достаточно информации для описания возникшей проблемы — реакции на исключение. Кроме этого, одно и то же исключение при вызове одного и того же метода можно перехватывать в разных местах программы.

Также, исключение может быть частью ожидаемого поведения. В этом случае нет необходимости его логировать.

Поэтому не стоит преждевременно логировать исключение, например:

/**
 * Parse date from string to java.util.Date.
 * @param date as string 
 * @return Date object.
 */
public static Date from(String date) {
    try {
        DateFormat format = new SimpleDateFormat("MMMM d, yyyy", Locale.ENGLISH);
        return format.parse(date);
    }  catch (ParseException e) {
        logger.error("Can't parse ")
        throw e;
    }
}

Здесь ParseException является частью ожидаемой работы, в ситуациях, когда строка содержит невалидные данные.
Раз происходит делегирование исключения выше (с помощью throw), то и там, где его будут обрабатывать и лучше всего логировать, а эта запись в лог будет избыточной. Хотя бы потому, что в месте обработки исключения его тоже залогируют!

Подробнее о логировании.

Чего нельзя делать при обработке исключений

Старайтесь не игнорировать исключения.

В частности, никогда не пишите подобный код:
```
    try {
        Reader readerConf = ....
        readerConf.readConfig();
    } catch(IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
```
Не следует писать ‘универсальные’ блоки обработки исключений.

Ведь очень трудно представить себе метод, который одинаково реагировал бы на все возникающие проблемы.

Также программный код может измениться, а ‘универсальный’ обработчик исключений будет продолжать обрабатывать новые типы исключений одинаково.

Поэтому таких ситуаций лучше не допускать.
Старайтесь не преобразовывать более конкретные исключения в более общие.

В частности, например, не следует java.io.IOException преобразовывать в java.lang.Exception или в java.lang.Throwable.

Чем с более конкретными исключениями идет работа, тем проще реагировать и принимать решения об их обработке.
Старайтесь не злоупотреблять исключениями.

Если исключение можно не допустить, например, дополнительной проверкой, то лучше так и сделать.

Например, можно обезопасить себя от java.lang.NullPointerException простой проверкой:
```
  if(ref != null) {
      // some code
  }
```

Try-with-resources или try-с-ресурсами

Как уже говорилось выше про finally блок, код в нем выполняется в любом случае, что делает его отличным кандидатом на место по освобождению ресурсов, учитывая нетранзакционность блока try.

Чаще всего за закрытие ресурса будет отвечать код, наподобие этого:

try {
    // code
} finally {
    resource.close();
}

Освобождение ресурса (например, освобождение файлового дескриптора) — это поведение.

А за поведение в Java отвечают интерфейсы.

Это наталкивает на мысль, что нужен некоторый общий интерфейс, который бы реализовывали все классы, для которых необходимо выполнить какой-то код по освобождению ресурсов, т.е выполнить ‘закрытие’ в finally блоке и еще удобнее, если бы этот однообразный finally блок не нужно было писать каждый раз.

Поэтому, начиная с Java 7, была введена конструкция try-with-resources или TWR.

Для этого объявили специальный интерфейс java.lang.AutoCloseable, у которого один метод:

void close() throws Exception;

Все классы, которые будут использоваться так, как было описано выше, должны реализовать или java.lang.Closable, или java.lang.AutoCloseable.

В качестве примера, напишем код чтения содержимого файла и представим две реализации этой задачи: используя и не используя try-with-resources.

Без использования try-with-resources (пример ниже плох и служит только для демонстрации объема необходимого кода):

BufferedReader br = null;
try {
    br = new BufferedReader(new FileReader(path));
    // read from file
} catch (IOException e) {
    // catch and do smth
} finally {
    try {
        if (br != null) {
            br.close();
        }
    } catch (IOException ex) {
        // catch and do smth
    }
}

А теперь то же самое, но в Java 7+:

try (FileReader fr = new FileReader(path);
    BufferedReader br = new BufferedReader(fr)) {
         // read from file
} catch (IOException e) {
         // catch and do smth
}

По возможности пользуйтесь только try-with-resources.

Помните, что без реализации java.lang.Closable или java.lang.AutoCloseable ваш класс не будет работать с try-with-resources так, как показано выше.

Вопрос:

Получается, что используя TWR мы не пишем код для закрытия ресурсов, но при их закрытии может же тоже быть исключение! Что произойдет?

Ответ:

Точно так же, как и без TWR, исключение выбросится так, будто оно было в finally-блоке.

Помните, что TWR, грубо говоря, просто добавляет вам блок кода вида:

finally {
    resource.close();
}

Вопрос:

Является ли безопасной конструкция следующего вида?

try (BufferedWriter bufferedWriter
        = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("a")))) {
}

Ответ:

Не совсем, если конструктор OutputStreamWriter или BufferedWriter выбросит исключение, то FileOutputStream закрыт не будет.

Пример, демонстрирующий это:

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try (ThrowingAutoCloseable throwingAutoCloseable
                     = new ThrowingAutoCloseable(new PrintingAutoCloseable())) { // (1)
        }
    }

    private static class ThrowingAutoCloseable implements AutoCloseable { // (2)
        private final AutoCloseable other;

        public ThrowingAutoCloseable(AutoCloseable other) {
            this.other = other;
            throw new IllegalStateException("I always throw"); // (3)
        }

        @Override
        public void close() throws Exception {
            try {
                other.close(); // (4)
            } finally {
                System.out.println("ThrowingAutoCloseable is closed");
            }
        }
    }

    private static class PrintingAutoCloseable implements AutoCloseable { // (5)
        public PrintingAutoCloseable() {
            System.out.println("PrintingAutoCloseable created"); // (6)
        }

        @Override
        public void close() {
            System.out.println("PrintingAutoCloseable is closed"); // (7)
        }
    }
}

В строке (1) происходит заворачивание одного ресурса в другой, аналогично new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("a"))).
ThrowingAutoCloseable (2) — такой AutoCloseable, который всегда бросает исключение (3), в (4) производится попытка закрыть полученный в конструкторе AutoCloseable.
PrintingAutoCloseable (5) — AutoCloseable, который печатает сообщения о своём создании (6) и закрытии (7).

В результате выполнения этой программы вывод будет примерно следующим:

PrintingAutoCloseable created
Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: I always throw
    at ru.misc.Main$ThrowingAutoCloseable.<init>(Main.java:19)
    at ru.misc.Main.main(Main.java:9)

Как видно, PrintingAutoCloseable закрыт не был!

Вопрос:

В каком порядке закрываются ресурсы, объявленные в try-with-resources?

Ответ:

В обратном.

Пример:

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try (PrintingAutoCloseable printingAutoCloseable1 = new PrintingAutoCloseable("1");
             PrintingAutoCloseable printingAutoCloseable2 = new PrintingAutoCloseable("2");
             PrintingAutoCloseable printingAutoCloseable3 = new PrintingAutoCloseable("3")) {
        }
    }

    private static class PrintingAutoCloseable implements AutoCloseable {
        private final String id;

        public PrintingAutoCloseable(String id) {
            this.id = id;
        }

        @Override
        public void close() {
            System.out.println("Closed " + id);
        }
    }
}

Вывод:

Closed 3
Closed 2
Closed 1

Общие советы

Избегайте генерации исключений, если их можно избежать простой проверкой

Как уже было сказано выше, исключения ломают поток выполнения программы. Если же на сгенерированное исключение не найдется обработчика, не будет подходящего catch блока, то программа и вовсе будет завершена. Кроме того, генерация исключения это довольно дорогостоящая операция.

Помните, что если исключение можно не допустить, то лучше так и сделать.

Отсюда следует первый совет: не брезгуйте дополнительными проверками.

Не ловите IllegalArgumentException, NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException и подобные.
Потому что эти ошибки — это явная отсылка к тому, что где-то недостает проверки.
Обращение по индексу за пределами массива, NullPointerException, все эти исключения — это ошибка разработчика.
Вводите дополнительные проверки на данные, дабы избежать возникновения непроверяемых исключения

Например, запретите вводить в поле возраста не числовые значения, проверяйте ссылки на null перед обращением и т.д.

Предпочитайте `Optional`, если отсутствие значения — не исключительная ситуация

При написании API к каким-то хранилищам или коллекциям очень часто на отсутствие элемента генерируется исключение, как например в разделе собственные исключения.

class Catalog {
    Person findPerson(String name);
}

Но и в этом случае генерации исключения можно избежать, если воспользоваться java.util.Optional:

Optional<Person> findPerson(String name);

Класс java.util.Optional был добавлен в Java 8 и предназначен как раз для подобных ситуаций, когда возвращаемого значения может не быть. В зависимости от задачи и контекста можно как генерировать исключение, как это сделано в примере с PersonNotFoundException, так и изменить сигнатуру метода, воспользовавшись java.util.Optional.

Отсюда следует второй совет: думайте над API ваших классов, исключений можно избежать воспользовавшись другим подходом.

Заранее обдумывайте контракты методов

Важным моментом, который нельзя не упомянуть, является то, что если в методе объявляется, что он может сгенерировать исключение (с помощью throws), то при переопределении такого метода нельзя указать более общее исключение в качестве выбрасываемого.

class Person {
    void hello() throws RuntimeException {
        // some code
    }
}

// Compile Error
class PPerson extends Person {
    @Override
    void hello() throws Exception {
        // some code
    }
}

Если было явно указано, что метод может сгенерировать java.lang.RuntimeException, то нельзя объявить более общее бросаемое исключение при переопределении. Но можно указать потомка:

// IllegalArgumentException - потомок RuntimeException!
class PPerson extends Person {
    @Override
    void hello() throws IllegalArgumentException {
        // some code
    }
}

Что, в целом логично.

Если объявляется, что метод может сгенерировать java.lang.RuntimeException, а он выбрасывает java.io.IOException, то это было бы как минимум странно.

Это объясняется и с помощью полимофризма. Пусть есть интерфейс, в котором объявлен метод, генерирующий исключение. Если полиморфно работать с объектом через общий интерфейс, то разработчик обязан обработать исключение, объявленное в интерфейсе, а если одна из реализаций интерфейса генерирует более общее исключение, то это нарушает полиморфизм. Поэтому такой код даже не скомпилируется.

При этом при переопределении можно вообще не объявлять бросаемые исключения, таким образом сообщив, что все проблемы будут решены в методе:

class PPerson extends Person {
    @Override
    void hello() {
        // some code
    }
}

Отсюда следует третий совет: необходимо думать о тех исключениях, которые делегирует метод, если класс может участвовать в наследовании.

Предпочитайте исключения кодам ошибок и `boolean` флагам-признакам успеха

Исключения более информативны: они позволяют передать сообщение с описанием ошибки
Исключение практически невозможно проигнорировать
Исключение может быть обработано кодом, находящимся выше по стеку, а boolean-флаг или код ошибки необходимо обрабатывать здесь и сейчас

Исключения и статические блоки

Еще интересно поговорить про то, что происходит, если исключение возникает в статическом блоке.

Так вот, такие исключения оборачиваются в java.lang.ExceptionInInitializerError:

public class ExceptionHandling {
    static {
        throwRuntimeException();
    }

    private static void throwRuntimeException()  {
        throw new NullPointerException();
    }

    public static void main(String[] args)  {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

Результатом будет падение со следующим стектрейсом:

java.lang.ExceptionInInitializerError Caused by: java.lang.NullPointerException at exception.test.ExceptionHandling.throwRuntimeException(ExceptionHandling.java:13) at exception.test.ExceptionHandling. (ExceptionHandling.java:8)

Многопоточность и исключения

Код в Java потоке выполняется в методе со следующей сигнатурой:

Что делает невозможным пробрасывание проверяемых исключений, т.е разработчик должен обрабатывать все проверяемые исключения внутри метода run.

Непроверяемые исключения обрабатывать необязательно, однако необработанное исключение, выброшенное из run, завершит работу потока.

Например:

public class ExceptionHandling4 {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
                throw new RuntimeException("Testing unhandled exception processing.");
         }
    };
    t.start();
  }
}

Результатом выполнения этого кода будет то, что возникшее исключение прервет поток исполнения (interrupt thread):

Exception in thread “Thread-0” java.lang.RuntimeException: Testing unhandled exception processing. at exception.test. ExceptionHandling4$1.run(ExceptionHandling4.java:27)

При использовании нескольких потоков бывают ситуации, когда надо знать, как поток завершился, из-за какого именно исключения. И, разумеется, отреагировать на это.

В таких ситуациях рекомендуется использовать Thread.UncaughtExceptionHandler.

t.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
          public void uncaughtException(Thread t, Throwable e)   {
             System.out.println("Handled uncaught exception in thread :" + t + " Exception : " + e);
         }
  });

И вывод уже будет:

Handled uncaught exception in thread :Thread[Thread-0,5,main] Exception : java.lang.RuntimeException: Testing unhandled exception processing.

Необработанное исключение RuntimeException("Testing unhandled exception processing."), убившее поток, было перехвачено специальным зарегистрированным обработчиком.

Проверяемые исключения и их необходимость

В большинстве языков программирования, таких как C#, Scala, Groovy, Python и т.д., нет такого разделения, как в Java, на проверяемые и непроверяемые исключения.
Почему оно введено в Java было разобрано выше, а вот почему проверяемые исключения недолюбливают разработчики?

Основных причин две, это причины с: версионированием и масштабируемостью.

Представим, что вы, как разработчик библиотеки, объявили некоторый условный метод foo, бросающий исключения A, B и C:

void foo() throws A, B, C;

В следующей версии библиотеки в метод foo добавили функциональности и теперь он бросает еще новое исключение D:

void foo() throws A, B, C, D;

В таком случае новая версия библиотеки сломает код тех, кто ей пользуется. Это сравнимо с тем, что добавляется новый метод в интерфейс.

И с одной стороны, это правильно, так как в новой версии добавляется еще одно исключение и те, кто использует библиотеку должны отреагировать на все новые исключения. С другой стороны, чаще всего такие исключения будут также проброшены дальше. Все дело в том, что случаев, когда можно обработать специфический тип исключения, например тот же D или A в примере выше, и сделать в обработчике что-то интеллектуальное, можно пересчитать по пальцам одной руки.

Проблема с масштабируемостью начинается тогда, когда происходит вызов не одного, а нескольких API, каждый из которых также несет с собой проверяемые исключения. Представьте, что помимо foo, бросающего A, B, C и D, в методе hello вызывается еще и bar, который также бросает E и T исключения. Как сказано выше, как реагировать чаще всего непонятно, поэтому эти исключения делегируются вызывающему коду, из-за чего объявление метода hello выглядит совсем уж угрожающе:

void hello() throws A, B, C, D, E, T {
    try {
        foo();
        bar();
    } finally {
        // clear resources if needed
    }
}

Все это настолько раздражающе, что чаще всего разработчики просто объявляют наиболее общее исключение в throws:

void hello() throws Exception {
    try {
        foo();
        bar();
    } finally {
        // clear resources if needed
    }
}

А в таком случае это все равно, что сказать «метод может выбросить исключение» — это настолько общие и абстрактные слова, что смысла в throws Exception практически нет.

Также есть еще одна проблема с проверяемыми исключениями. Это то, что с проверяемыми исключениями крайне неудобно работать в lambda-ах и stream-ах:

// compilation error
    Lists.newArrayList("a", "asg").stream().map(e -> {throw new Exception();});

Так как с Java 8 использование lambda и stream-ов распространенная практика, то накладываемые ограничения вызовут дополнительные трудности при использовании проверяемых исключений.

Поэтому многие разработчики недолюбливают проверяемые исключения, например, оборачивая их в непроверяемые аналоги с помощью re-throw.

Мое мнение таково: на проверяемых исключениях очень хорошо учиться. Компилятор и язык сами подсказывают вам, что нельзя игнорировать исключения и требуют от вас реакции. Опять же, логическое разделение на проверяемые и непроверяемые помогает в понимании исключений, в понимании того, как и на что реагировать. В промышленной же разработке это становится уже больше раздражающим фактором.

В своей работе я стараюсь чаще использовать непроверяемые исключения, а проверяемые оборачивать в unchecked аналоги, как, например, java.io.IOException и java.io.UncheckedIOException.

Заключение

Иерархия исключений в Java.

Исключения делятся на два типа: непроверяемые(unchecked) и проверяемые(checked). Проверяемые исключения — это исключения, которые проверяются на этапе компиляции, мы обязаны на них отреагировать.

Проверяемые исключения в Java используются тогда, когда разработчик никак не может предотвратить их возникновение. Причину возникновения java.lang.RuntimeException можно проверить и устранить заранее, например, проверить ссылку на null перед вызовом метода, на объекте по ссылке. А вот с причинами проверяемых исключений так сделать не получится, так как ошибка при чтении файла может возникнуть непосредственно в момент чтения, потому что другая программа его удалила. Соответственно, при чтении файла требуется обрабатывать java.io.IOException, который является потомком java.lang.Exception.

Допускается создание собственных исключений, признак проверяемости или непроверяемости наследуется от родителя. Исключения — это такие же классы, со своим поведением и состоянием, поэтому при наследовании вполне допускается добавить дополнительное поведение или свойства классу.

Обработка исключений происходит с помощью конструкции try/catch/finally. Один блок try может иметь несколько catch блоков. В таком случае будет выполняться первый подходящий блок.

Помните, что try блок не транзакционен, все ресурсы, занятые в try ДО исключения остаются в памяти. Их надо освобождать и очищать вручную.
Если вы используете Java версии 7 и выше, то отдавайте предпочтение конструкции try-with-resources.

Основное правило:

На исключения можно реагировать, их обработку можно делегировать, но ни в коем случае нельзя их игнорировать.

Определить когда надо реагировать, а когда делегировать проще простого. Задайте вопрос: «Знаю ли я как реагировать на это исключение?».
Если ответ «да, знаю», то реагируйте, пишите обработчик и код, отвечающий за эту реакцию, если не знаете что делать с исключением, то делегируйте вызывающему коду.

Помните, что перехват java.lang.Error стоит делать только если вы точно знаете, что делаете. Восстановление после таких ошибок не всегда возможно и почти всегда нетривиально.
Не забывайте, что большинство ошибок java.lang.RuntimeException и его потомков можно избежать.

Не бойтесь создавать собственные исключения, так как это позволит писать более гибкие обработчики, а значит более точно реагировать на проблемы.

Представьте себе, что существуют пять причин, по которым может быть выброшено исключение, и во всех пяти случаях бросается java.lang.Exception. Вы же спятите разбираться, чем именно это исключение вызвано.

(c) Евгений Матюшкин.

Помните, что исключения ломают поток выполнения программы, поэтому чем раньше вы обработаете возникшую проблему, тем лучше. Отсюда же следует совет, что лучше не разбрасываться исключениями, так как помимо того, что это ломает поток выполнения, это еще и дорогостоящая операция.

Постарайтесь не создавать ‘универсальных’ обработчиков, так как это чревато трудноуловимыми ошибками.

Если исключение можно не генерировать, то лучше так и сделать. Не пренебрегайте проверками.

Старайтесь продумывать то, как вы будете реагировать на исключения, не игнорировать их, использовать только try-с-ресурсами.

Помните:

In Java you can ignore exceptions, but you have to willfully do it. You can’t accidentally say, «I don’t care.» You have to explicitly say, «I don’t care.»

(c) James Gosling.

Для закрепления материала рекомендую ознакомиться с ссылками ниже и этим материалом.

Полезные ссылки

Книга С. Стелтинг ‘Java без сбоев: обработка исключений, тестирование, отладка’
Oracle Java Tutorials
Лекция Технострим Исключения
Лекция OTUS Исключения в Java
Лекция Ивана Пономарёва по исключениям
Заметка Евгения Матюшкина про Исключения
Failure and Exceptions by James Gosling
The Trouble with Checked Exceptions by Bill Venners with Bruce Eckel
Никто не умеет обрабатывать ошибки
Исключения и обобщенные типы в Java
Вопросы для закрепления

Источник

Это первая часть статьи, посвященной такому языковому механизму Java как исключения (вторая (checked/unchecked) вот). Она имеет вводный характер и рассчитана на начинающих разработчиков или тех, кто только приступает к изучению языка.

Также я веду курс «Scala for Java Developers» на платформе для онлайн-образования udemy.com (аналог Coursera/EdX).

1. Ключевые слова: try, catch, finally, throw, throws
2. Почему используем System.err, а не System.out
3. Компилятор требует вернуть результат (или требует молчать)
4. Нелокальная передача управления (nonlocal control transfer)
5. try + catch (catch — полиморфен)
6. try + catch + catch + …
7. try + finally
8. try + catch + finally
9. Вложенные try + catch + finally

1. Ключевые слова: try, catch, finally, throw, throws

Механизм исключительных ситуаций в Java поддерживается пятью ключевыми словами

try
catch
finally
throw
throws

«Магия» (т.е. некоторое поведение никак не отраженное в исходном коде и потому неповторяемое пользователем) исключений #1 заключается в том, что catch, throw, throws можно использовать исключительно с java.lang.Throwable или его потомками.

throws:
Годится

public class App {
    public static void main(String[] args) throws Throwable {}
}

Не годится

public class App {
    public static void main(String[] args) throws String {}
}

>> COMPILATION ERROR: Incompatible types: required 'java.lang.Throwable', found: 'java.lang.String'

catch:
Годится

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
        } catch (Throwable t) {}
    }
}

Не годится

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
        } catch (String s) {}
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Incompatible types: required 'java.lang.Throwable', found: 'java.lang.String'

throw:
Годится

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // Error - потомок Throwable
        throw new Error();
    }
}

Не годится

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        throw new String("Hello!");
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Incompatible types: required 'java.lang.Throwable', found: 'java.lang.String'

Кроме того, throw требуется не-null аргумент, иначе NullPointerException в момент выполнения

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        throw null;
    }
}

>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

throw и new — это две независимых операции. В следующем коде мы независимо создаем объект исключения и «бросаем» его

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Error ref = new Error(); // создаем экземпляр
        throw ref;               // "бросаем" его
    }
}

>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.Error

Однако, попробуйте проанализировать вот это

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        f(null);
    }
    public static void f(NullPointerException e) {
        try {
            throw e;
        } catch (NullPointerException npe) {
            f(npe);
        }
    }
}

>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

2. Почему используем System.err, а не System.out

System.out — buffered-поток вывода, а System.err — нет. Таким образом вывод может быть как таким

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("sout");
        throw new Error();
    }
}
>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.Error
>> sout

Так и вот таким (err обогнало out при выводе в консоль)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("sout");
        throw new Error();
    }
}
>> sout
>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.Error

Давайте это нарисуем

                      буфер сообщений
                    +----------------+
                 +->| msg2 msg1 msg0 | --> out 
                /   +----------------+        
               /                                 +-> +--------+
ВАШЕ ПРИЛОЖЕНИЕ                                      | КОНСОЛЬ|
                                                +-> +--------+
                                               /
                 +------------------------> err
                 нет буфера, сразу печатаем

когда Вы пишете в System.err — ваше сообщение тут же выводится на консоль, но когда пишете в System.out, то оно может на какое-то время быть буферизированно. Stacktrace необработанного исключение выводится через System.err, что позволяет им обгонять «обычные» сообщения.

3. Компилятор требует вернуть результат (или требует молчать)

Если в объявлении метода сказано, что он возвращает НЕ void, то компилятор зорко следит, что бы мы вернули экземпляр требуемого типа или экземпляр типа, который можно неявно привести к требуемому

public class App { 
    public double sqr(double arg) { // надо double
        return arg * arg;           // double * double - это double  
    }
}

public class App { 
    public double sqr(double arg) { // надо double
        int k = 1;                  // есть int
        return k;                   // можно неявно преобразовать int в double
    }
}

// на самом деле, компилятор сгенерирует байт-код для следующих исходников 
public class App { 
    public double sqr(double arg) { // надо double
        int k = 1;                  // есть int
        return (double) k;          // явное преобразование int в double
    }
}

вот так не пройдет (другой тип)

public class App {
    public static double sqr(double arg) {
        return "hello!";
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Incompatible types. Required: double. Found: java.lang.String

Вот так не выйдет — нет возврата

public class App {
    public static double sqr(double arg) {
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Missing return statement

и вот так не пройдет (компилятор не может удостовериться, что возврат будет)

public class App {
    public static double sqr(double arg) {
        if (System.currentTimeMillis() % 2 == 0) {
            return arg * arg; // если currentTimeMillis() - четное число, то все ОК
        }
        // а если нечетное, что нам возвращать?
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Missing return statement

Компилятор отслеживает, что бы мы что-то вернули, так как иначе непонятно, что должна была бы напечатать данная программа

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        double d = sqr(10.0); // ну, и чему равно d?
        System.out.println(d);
    }    
    public static double sqr(double arg) {
        // nothing
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Missing return statement

Из-забавного, можно ничего не возвращать, а «повесить метод»

public class App {
    public static double sqr(double arg) {
        while (true); // Удивительно, но КОМПИЛИРУЕТСЯ!
    }
}

Тут в d никогда ничего не будет присвоено, так как метод sqr повисает

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        double d = sqr(10.0);  // sqr - навсегда "повиснет", и 
        System.out.println(d); // d - НИКОГДА НИЧЕГО НЕ БУДЕТ ПРИСВОЕНО!
    }    
    public static double sqr(double arg) {
        while (true); // Вот тут мы на века "повисли"
    }
}

Компилятор пропустит «вилку» (таки берем в квадрат ИЛИ висим)

public class App {
    public static double sqr(double arg) {
        if (System.currentTimeMillis() % 2 == 0) {
            return arg * arg; // ну ладно, вот твой double
        } else {
            while (true);     // а тут "виснем" навсегда
        }
    }
}

Но механизм исключений позволяет НИЧЕГО НЕ ВОЗВРАЩАТЬ!

public class App {
    public static double sqr(double arg) {
        throw new RuntimeException();
    }
}

Итак, у нас есть ТРИ варианта для компилятора

public class App {
    public static double sqr(double arg) {// согласно объявлению метода ты должен вернуть double
        long time = System.currentTimeMillis();
        if (time % 2 == 0) {
            return arg * arg;             // ок, вот твой double
        } else if (time % 2 == 1) { {
            while (true);                 // не, я решил "повиснуть"
        } else {
            throw new RuntimeException(); // или бросить исключение
        }
    }
}

Но КАКОЙ ЖЕ double вернет функция, бросающая RuntimeException?
А НИКАКОЙ!

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // sqr - "сломается" (из него "выскочит" исключение),  
        double d = sqr(10.0);  // выполнение метода main() прервется в этой строчке и
                               // d - НИКОГДА НИЧЕГО НЕ БУДЕТ ПРИСВОЕНО!
        System.out.println(d); // и печатать нам ничего не придется!
    }    
    public static double sqr(double arg) {
        throw new RuntimeException(); // "бросаем" исключение
    }
}

>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException

Подытожим: бросаемое исключение — это дополнительный возвращаемый тип. Если ваш метод объявил, что возвращает double, но у вас нет double — можете бросить исключение. Если ваш метод объявил, что ничего не возвращает (void), но у вам таки есть что сказать — можете бросить исключение.

Давайте рассмотрим некоторый пример из практики.

Задача: реализовать функцию, вычисляющую площадь прямоугольника

public static int area(int width, int height) {...}

важно, что задание звучит именно так, в терминах предметной области — «вычислить площадь прямоугольника», а не в терминах решения «перемножить два числа»:

public static int area(int width, int height) {
    return width * height; // тут просто перемножаем
}

Вопрос: что делать, если мы обнаружили, что хотя бы один из аргументов — отрицательное число?
Если просто умножить, то мы пропустили ошибочные данные дальше. Что еще хуже, возможно, мы «исправили ситуацию» — сказали что площадь прямоугольника с двумя отрицательными сторонами -10 и -20 = 200.

Мы не можем ничего не вернуть

public static int area(int width, int height) {
    if (width < 0 || height < 0) {
        // у вас плохие аргументы, извините
    } else {
        return width * height;
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Missing return statement

Можно, конечно, отписаться в консоль, но кто ее будет читать и как определить где была поломка. При чем, вычисление то продолжится с неправильными данными

public static int area(int width, int height) {
    if (width < 0 || height < 0) {
        System.out.println("Bad ...");
    }
    return width * height;
}

Можно вернуть специальное значение, показывающее, что что-то не так (error code), но кто гарантирует, что его прочитают, а не просто воспользуются им?

public static int area(int width, int height) {
    if (width < 0 || height < 0) {
        return -1; // специальное "неправильное" значение площади
    }
    return width * height;
}

Можем, конечно, целиком остановить виртуальную машину

public static int area(int width, int height) {
    if (width < 0 || height < 0) {
        System.exit(0);
    }
    return width * height;
}

Но «правильный путь» таков: если обнаружили возможное некорректное поведение, то
1. Вычисления остановить, сгенерировать сообщение-поломку, которое трудно игнорировать, предоставить пользователю информацию о причине, предоставить пользователю возможность все починить (загрузить белье назад и повторно нажать кнопку старт)

public static int area(int width, int height) {
    if (width < 0 || height < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("Negative sizes: w = " + width + ", h = " + height);
    }
    return width * height;
}

4. Нелокальная передача управления (nonlocal control transfer)

Механизм исключительных ситуация (исключений) — это механизм НЕЛОКАЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ.
Что под этим имеется в виду?
Программа, в ходе своего выполнения (точнее исполнения инструкций в рамках отдельного потока), оперирует стеком («стопкой») фреймов. Передача управления осуществляется либо в рамках одного фрейма

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // Пример: ОПЕРАТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
        int x = 42;    // первый шаг
        int y = x * x; // второй шаг
        x = x * y;     // третий шаг
        ...
    }
}

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // Пример: ОПЕРАТОР ВЕТВЛЕНИЯ
        if (args.length > 2) { первый шаг
            // второй шаг или тут
            ...
        } else {
            // или тут
            ...
        }
        // третий шаг
        ...
    }
}

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // Пример: ОПЕРАТОР ЦИКЛА do..while
        int x = 1;      
        do {
            ...
        } while (x++ < 10);
        ...
    }
}

и другие операторы.

Либо передача управления происходит в «стопке» фреймов между СОСЕДНИМИ фреймами

вызов метода: создаем новый фрейм, помещаем его на верхушку стека и переходим в него
выход из метода: возвращаемся к предыдущему фрейму (через return или просто кончились инструкции в методе)

return — выходим из ОДНОГО фрейма (из фрейма #4(метод h()))

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println("#1.in");
        f(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println("#1.out"); // вернулись
    } // выходим из текущего фрейма, кончились инструкции

    public static void f() {
        System.err.println(".   #2.in");
        g(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   #2.out");  //вернулись
    } // выходим из текущего фрейма, кончились инструкции

    public static void g() {
        System.err.println(".   .   #3.in");
        h(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   .   #3.out"); // вернулись
    } // выходим из текущего фрейма, кончились инструкции

    public static void h() {
        System.err.println(".   .   .   #4.in");
        if (true) {
            System.err.println(".   .   .   #4.RETURN");
            return; // выходим из текущего фрейма по 'return'
        }
        System.err.println(".   .   .   #4.out"); // ПРОПУСКАЕМ
    }
}

>> #1.in
>> .   #2.in
>> .   .   #3.in
>> .   .   .   #4.in
>> .   .   .   #4.RETURN
>> .   .   #3.out
>> .   #2.out
>> #1.out

throw — выходим из ВСЕХ фреймов

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println("#1.in");
        f(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println("#1.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }

    public static void f() {
        System.err.println(".   #2.in");
        g(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   #2.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }

    public static void g() {
        System.err.println(".   .   #3.in");
        h(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   .   #3.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }

    public static void h() {
        System.err.println(".   .   .   #4.in");
        if (true) {
            System.err.println(".   .   .   #4.THROW");
            throw new Error(); // выходим со всей пачки фреймов ("раскрутка стека") по 'throw'
        }
        System.err.println(".   .   .   #4.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }
}

>> #1.in
>> .   #2.in
>> .   .   #3.in
>> .   .   .   #4.in
>> .   .   .   #4.THROW
>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.Error

При помощи catch мы можем остановить летящее исключение (причина, по которой мы автоматически покидаем фреймы).
Останавливаем через 3 фрейма, пролетаем фрейм #4(метод h()) + пролетаем фрейм #3(метод g()) + фрейм #2(метод f())

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println("#1.in");
        try {
            f(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        } catch (Error e) { // "перехватили" "летящее" исключение
            System.err.println("#1.CATCH");  // и работаем
        }
        System.err.println("#1.out");  // работаем дальше
    }

    public static void f() {
        System.err.println(".   #2.in");
        g(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   #2.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }

    public static void g() {
        System.err.println(".   .   #3.in");
        h(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   .   #3.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }

    public static void h() {
        System.err.println(".   .   .   #4.in");
        if (true) {
            System.err.println(".   .   .   #4.THROW");
            throw new Error(); // выходим со всей пачки фреймов ("раскрутка стека") по 'throw'
        }
        System.err.println(".   .   .   #4.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }
}

>> #1.in
>> .   #2.in
>> .   .   #3.in
>> .   .   .   #4.in
>> .   .   .   #4.THROW
>> #1.CATCH
>> #1.out

Обратите внимание, стандартный сценарий работы был восстановлен в методе main() (фрейм #1)

Останавливаем через 2 фрейма, пролетаем фрейм #4(метод h()) + пролетаем фрейм #3(метод g())

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println("#1.in");
        f(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println("#1.out"); // вернулись и работаем
    }

    public static void f() {
        System.err.println(".   #2.in");
        try {
            g(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        } catch (Error e) { // "перехватили" "летящее" исключение
            System.err.println(".   #2.CATCH");  // и работаем
        }
        System.err.println(".   #2.out");  // работаем дальше
    }

    public static void g() {
        System.err.println(".   .   #3.in");
        h(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   .   #3.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }

    public static void h() {
        System.err.println(".   .   .   #4.in");
        if (true) {
            System.err.println(".   .   .   #4.THROW");
            throw new Error(); // выходим со всей пачки фреймов ("раскрутка стека") по 'throw'
        }
        System.err.println(".   .   .   #4.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }
}

>> #1.in
>> .   #2.in
>> .   .   #3.in
>> .   .   .   #4.in
>> .   .   .   #4.THROW
>> .   #2.CATCH
>> .   #2.out
>> #1.out

Останавливаем через 1 фрейм (фактически аналог return, просто покинули фрейм «другим образом»)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println("#1.in");
        f(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println("#1.out"); // вернулись и работаем
    }

    public static void f() {
        System.err.println(".   #2.in");
        g(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        System.err.println(".   #2.out"); // вернулись и работаем
    }

    public static void g() {
        System.err.println(".   .   #3.in");
        try {
            h(); // создаем фрейм, помещаем в стек, передаем в него управление
        } catch (Error e) { // "перехватили" "летящее" исключение
            System.err.println(".   .   #3.CATCH");  // и работаем
        }
        System.err.println(".   .   #3.out");  // работаем дальше
    }

    public static void h() {
        System.err.println(".   .   .   #4.in");
        if (true) {
            System.err.println(".   .   .   #4.THROW");
            throw new Error(); // выходим со всей пачки фреймов ("раскрутка стека") по 'throw'
        }
        System.err.println(".   .   .   #4.out"); // ПРОПУСТИЛИ!
    }
}

>> #1.in
>> .   #2.in
>> .   .   #3.in
>> .   .   .   #4.in
>> .   .   .   #4.THROW
>> .   .   #3.CATCH
>> .   .   #3.out
>> .   #2.out
>> #1.out

Итак, давайте сведем все на одну картинку

// ---Используем RETURN--- // ---Используем THROW---
// Выход из 1-го фрейма    // Выход из ВСЕХ (из 4) фреймов
#1.in                        #1.in
.   #2.in                    .   #2.in
.   .   #3.in                .   .   #3.in
.   .   .   #4.in            .   .   .   #4.in
.   .   .   #4.RETURN        .   .   .   #4.THROW
.   .   #3.out               RUNTIME EXCEPTION: Exception in thread "main" java.lang.Error
.   #2.out                            
#1.out                              

// ---Используем THROW+CATCH---
// Выход из 3-х фреймов      // Выход из 2-х фреймов      // Выход из 1-го фрейма
#1.in                        #1.in                        #1.in
.   #2.in                    .   #2.in                    .   #2.in
.   .   #3.in                .   .   #3.in                .   .   #3.in
.   .   .   #4.in            .   .   .   #4.in            .   .   .   #4.in
.   .   .   #4.THROW         .   .   .   #4.THROW         .   .   .   #4.THROW
#1.CATCH                     .   #2.CATCH                 .   .   #3.CATCH
#1.out                       .   #2.out                   .   .   #3.out
                             #1.out                       . #2.out
                                                          #1.out

5. try + catch (catch — полиморфен)

Напомним иерархию исключений

                    Object
                      |
                  Throwable
                  /      
              Error     Exception
                            |
                    RuntimeException

То, что исключения являются объектами важно для нас в двух моментах
1. Они образуют иерархию с корнем java.lang.Throwable (java.lang.Object — предок java.lang.Throwable, но Object — уже не исключение)
2. Они могут иметь поля и методы (в этой статье это не будем использовать)

По первому пункту: catch — полиморфная конструкция, т.е. catch по типу Parent перехватывает летящие экземпляры любого типа, который является Parent-ом (т.е. экземпляры непосредственно Parent-а или любого потомка Parent-а)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new RuntimeException();}
            System.err.print(" 1");
        } catch (Exception e) { // catch по Exception ПЕРЕХВАТЫВАЕТ RuntimeException
            System.err.print(" 2");
        }
        System.err.println(" 3");
    }
}

>> 0 2 3

Даже так: в блоке catch мы будем иметь ссылку типа Exception на объект типа RuntimeException

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new RuntimeException();
        } catch (Exception e) {
            if (e instanceof RuntimeException) {
                RuntimeException re = (RuntimeException) e;
                System.err.print("Это RuntimeException на самом деле!!!");              
            } else {
                System.err.print("В каком смысле не RuntimeException???");              
            }            
        }
    }
}

>> Это RuntimeException на самом деле!!!

catch по потомку не может поймать предка

public class App {
    public static void main(String[] args) throws Exception { // пока игнорируйте 'throws'
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new Exception();}
            System.err.print(" 1");
        } catch (RuntimeException e) {
            System.err.print(" 2");              
        }
        System.err.print(" 3");              
    }
}

>> 0 
>> RUNTIME EXCEPTION: Exception in thread "main" java.lang.Exception

catch по одному «брату» не может поймать другого «брата» (Error и Exception не находятся в отношении предок-потомок, они из параллельных веток наследования от Throwable)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new Error();}
            System.err.print(" 1");
        } catch (Exception e) {
            System.err.print(" 2");              
        }
        System.err.print(" 3");              
    }
}

>> 0 
>> RUNTIME EXCEPTION: Exception in thread "main" java.lang.Error

По предыдущим примерам — надеюсь вы обратили внимание, что если исключение перехвачено, то JVM выполняет операторы идущие ПОСЛЕ последних скобок try+catch.
Но если не перехвачено, то мы
1. не заходим в блок catch
2. покидаем фрейм метода с летящим исключением

А что будет, если мы зашли в catch, и потом бросили исключение ИЗ catch?

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new RuntimeException();}
            System.err.print(" 1");
        } catch (RuntimeException e) {     // перехватили RuntimeException
            System.err.print(" 2");
            if (true) {throw new Error();} // но бросили Error
        }
        System.err.println(" 3");          // пропускаем - уже летит Error
    }
}

>> 0 2
>> RUNTIME EXCEPTION: Exception in thread "main" java.lang.Error

В таком случае выполнение метода тоже прерывается (не печатаем «3»). Новое исключение не имеет никакого отношения к try-catch

Мы можем даже кинуть тот объект, что у нас есть «на руках»

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new RuntimeException();}
            System.err.print(" 1");
        } catch (RuntimeException e) { // перехватили RuntimeException
            System.err.print(" 2");
            if (true) {throw e;}       // и бросили ВТОРОЙ раз ЕГО ЖЕ
        }
        System.err.println(" 3");      // пропускаем - опять летит RuntimeException
    }
}

>> 0 2
>> RUNTIME EXCEPTION: Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException

И мы не попадем в другие секции catch, если они есть

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new RuntimeException();}
            System.err.print(" 1");
        } catch (RuntimeException e) {     // перехватили RuntimeException
            System.err.print(" 2");
            if (true) {throw new Error();} // и бросили новый Error
        } catch (Error e) { // хотя есть cath по Error "ниже", но мы в него не попадаем
            System.err.print(" 3");
        }
        System.err.println(" 4");
    }
}

>> 0 2
>> RUNTIME EXCEPTION: Exception in thread "main" java.lang.Error

Обратите внимание, мы не напечатали «3», хотя у нас летит Error а «ниже» расположен catch по Error. Но важный момент в том, что catch имеет отношение исключительно к try-секции, но не к другим catch-секциям.

Как покажем ниже — можно строить вложенные конструкции, но вот пример, «исправляющий» эту ситуацию

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new RuntimeException();}
            System.err.print(" 1");
        } catch (RuntimeException e) { // перехватили RuntimeException
            System.err.print(" 2.1");
            try {
                System.err.print(" 2.2");
                if (true) {throw new Error();} // и бросили новый Error
                System.err.print(" 2.3");
            } catch (Throwable t) {            // перехватили Error
                System.err.print(" 2.4");                 
            }
            System.err.print(" 2.5");
        } catch (Error e) { // хотя есть cath по Error "ниже", но мы в него не попадаем
            System.err.print(" 3");
        }
        System.err.println(" 4");
    }
}

>> 0 2.1 2.2 2.4 2.5 4

6. try + catch + catch + …

Как вы видели, мы можем расположить несколько catch после одного try.

Но есть такое правило — нельзя ставить потомка после предка! (RuntimeException после Exception)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
        } catch (Exception e) {
        } catch (RuntimeException e) {
        }
    }
}

>> COMPILATION ERROR: Exception 'java.lang.RuntimeException' has alredy been caught

Ставить брата после брата — можно (RuntimeException после Error)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
        } catch (Error e) {
        } catch (RuntimeException e) {
        }
    }
}

Как происходит выбор «правильного» catch? Да очень просто — JVM идет сверху-вниз до тех пор, пока не найдет такой catch что в нем указано ваше исключение или его предок — туда и заходит. Ниже — не идет.

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new Exception();
        } catch (RuntimeException e) {
            System.err.println("catch RuntimeException");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("catch Exception");
        } catch (Throwable e) {
            System.err.println("catch Throwable");
        }
        System.err.println("next statement");
    }
}

>> catch Exception
>> next statement

Выбор catch осуществляется в runtime (а не в compile-time), значит учитывается не тип ССЫЛКИ (Throwable), а тип ССЫЛАЕМОГО (Exception)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Throwable t = new Exception(); // ссылка типа Throwable указывает на объект типа Exception
            throw t;
        } catch (RuntimeException e) {
            System.err.println("catch RuntimeException");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("catch Exception");
        } catch (Throwable e) {
            System.err.println("catch Throwable");
        }
        System.err.println("next statement");
    }
}

>> catch Exception
>> next statement

7. try + finally

finally-секция получает управление, если try-блок завершился успешно

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.println("try");
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
    }
}

>> try
>> finally

finally-секция получает управление, даже если try-блок завершился исключением

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new RuntimeException();
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
    }
}

>> finally
>> Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException

finally-секция получает управление, даже если try-блок завершился директивой выхода из метода

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            return;
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
    }
}

>> finally

finally-секция НЕ вызывается только если мы «прибили» JVM

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.exit(42);
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
    }
}

>> Process finished with exit code 42

System.exit(42) и Runtime.getRuntime().exit(42) — это синонимы

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Runtime.getRuntime().exit(42);
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
    }
}

>> Process finished with exit code 42

И при Runtime.getRuntime().halt(42) — тоже не успевает зайти в finally

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Runtime.getRuntime().halt(42);
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
    }
}

>> Process finished with exit code 42

exit() vs halt()
javadoc: java.lang.Runtime#halt(int status)
… Unlike the exit method, this method does not cause shutdown hooks to be started and does not run uninvoked finalizers if finalization-on-exit has been enabled. If the shutdown sequence has already been initiated then this method does not wait for any running shutdown hooks or finalizers to finish their work.

Однако finally-секция не может «починить» try-блок завершившийся исключение (заметьте, «more» — не выводится в консоль)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.println("try");
            if (true) {throw new RuntimeException();}
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
        System.err.println("more");
    }
}

>> try
>> finally
>> Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException

Трюк с «if (true) {…}» требуется, так как иначе компилятор обнаруживает недостижимый код (последняя строка) и отказывается его компилировать

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.println("try");
            throw new RuntimeException();
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
        System.err.println("more");
    }
}

>> COMPILER ERROR: Unrechable statement

И finally-секция не может «предотвратить» выход из метода, если try-блок вызвал return («more» — не выводится в консоль)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.println("try");
            if (true) {return;}
        } finally {
            System.err.println("finally");
        }
        System.err.println("more");
    }
}

>> try
>> finally

Однако finally-секция может «перебить» throw/return при помощи другого throw/return

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println(f());
    }
    public static int f() {
        try {
            return 0;
        } finally {
            return 1;
        }
    }
}

>> 1

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println(f());
    }
    public static int f() {
        try {
            throw new RuntimeException();
        } finally {
            return 1;
        }
    }
}

>> 1

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println(f());
    }
    public static int f() {
        try {
            return 0;
        } finally {
            throw new RuntimeException();
        }
    }
}

>> Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println(f());
    }
    public static int f() {
        try {
            throw new Error();
        } finally {
            throw new RuntimeException();
        }
    }
}

>> Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException

finally-секция может быть использована для завершающего действия, которое гарантированно будет вызвано (даже если было брошено исключение или автор использовал return) по окончании работы

// open some resource
try {
    // use resource
} finally {
    // close resource
}

Например для освобождения захваченной блокировки

Lock lock = new ReentrantLock();
...
lock.lock();
try {
    // some code
} finally {
    lock.unlock();
}

Или для закрытия открытого файлового потока

InputStream input = new FileInputStream("...");
try {
    // some code
} finally {
    input.close();
}

Специально для этих целей в Java 7 появилась конструкция try-with-resources, ее мы изучим позже.

Вообще говоря, в finally-секция нельзя стандартно узнать было ли исключение.
Конечно, можно постараться написать свой «велосипед»

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println(f());
    }
    public static int f() {
        long rnd = System.currenttimeMillis();
        boolean finished = false;
        try {
            if (rnd % 3 == 0) {
                throw new Error();
            } else if (rnd % 3 == 1) {
                throw new RuntimeException();
            } else {
                // nothing
            }
            finished = true;
        } finally {
            if (finished) {
                // не было исключений
            } else {
                // было исключение, но какое?
            }
        }
    }
}

Не рекомендуемые практики
— return из finally-секции (можем затереть исключение из try-блока)
— действия в finally-секции, которые могут бросить исключение (можем затереть исключение из try-блока)

8. try + catch + finally

Нет исключения

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            // nothing
            System.err.print(" 1");
        } catch(Error e) {
            System.err.print(" 2");
        } finally {
            System.err.print(" 3");
        }
        System.err.print(" 4");
    }
}

>> 0 1 3 4

Не заходим в catch, заходим в finally, продолжаем после оператора

Есть исключение и есть подходящий catch

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new Error();}
            System.err.print(" 1");
        } catch(Error e) {
            System.err.print(" 2");
        } finally {
            System.err.print(" 3");
        }
        System.err.print(" 4");
    }
}

>> 0 2 3 4

Заходим в catch, заходим в finally, продолжаем после оператора

Есть исключение но нет подходящего catch

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            if (true) {throw new RuntimeException();}
            System.err.print(" 1");
        } catch(Error e) {
            System.err.print(" 2");
        } finally {
            System.err.print(" 3");
        }
        System.err.print(" 4");
    }
}

>> 0 3
>> RUNTIME ERROR: Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException

Не заходим в catch, заходим в finally, не продолжаем после оператора — вылетаем с неперехваченным исключением

9. Вложенные try + catch + finally

Операторы обычно допускают неограниченное вложение.
Пример с if

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length > 1) {
            if (args.length > 2) {
                if (args.length > 3) {
                    ...
                }
            }
        }
    }
}

Пример с for

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            for (int j = 0; j < 10; i++) {
                for (int k = 0; k < 10; k++) {
                    ...
                }
            }
        }
    }
}

Суть в том, что try-cacth-finally тоже допускает неограниченное вложение.
Например вот так

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            try {
                try {
                    ...
                } catch (Exception e) {
                } finally {}
            } catch (Exception e) {
            } finally {}
        } catch (Exception e) {
        } finally {}
    }
}

Или даже вот так

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            try {
                ...
            } catch (Exception e) {
                ...
            } finally {
                ...
            }
        } catch (Exception e) {
            try {
                ...
            } catch (Exception e) {
                ...
            } finally {
                ...
            }
        } finally {
            try {
                ...
            } catch (Exception e) {
                ...
            } finally {
                ...
            }
        }
    }
}

Ну что же, давайте исследуем как это работает.

Вложенный try-catch-finally без исключения

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            try {
                System.err.print(" 1");
                // НИЧЕГО
                System.err.print(" 2");
            } catch (RuntimeException e) {
                System.err.print(" 3"); // НЕ заходим - нет исключения
            } finally {                 
                System.err.print(" 4"); // заходим всегда
            }
            System.err.print(" 5");     // заходим - выполнение в норме
        } catch (Exception e) {
            System.err.print(" 6");     // НЕ заходим - нет исключения
        } finally {
            System.err.print(" 7");     // заходим всегда
        }
        System.err.print(" 8");         // заходим - выполнение в норме
    }
}

>> 0 1 2 4 5 7 8

Мы НЕ заходим в обе catch-секции (нет исключения), заходим в обе finally-секции и выполняем обе строки ПОСЛЕ finally.

Вложенный try-catch-finally с исключением, которое ПЕРЕХВАТИТ ВНУТРЕННИЙ catch

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            try {
                System.err.print(" 1");
                if (true) {throw new RuntimeException();}
                System.err.print(" 2");
            } catch (RuntimeException e) {
                System.err.print(" 3"); // ЗАХОДИМ - есть исключение
            } finally {                 
                System.err.print(" 4"); // заходим всегда
            }
            System.err.print(" 5");     // заходим - выполнение УЖЕ в норме
        } catch (Exception e) {
            System.err.print(" 6");     // не заходим - нет исключения, УЖЕ перехвачено
        } finally {
            System.err.print(" 7");     // заходим всегда
        }
        System.err.print(" 8");         // заходим - выполнение УЖЕ в норме
    }
}

>> 0 1 3 4 5 7 8

Мы заходим в ПЕРВУЮ catch-секцию (печатаем «3»), но НЕ заходим во ВТОРУЮ catch-секцию (НЕ печатаем «6», так как исключение УЖЕ перехвачено первым catch), заходим в обе finally-секции (печатаем «4» и «7»), в обоих случаях выполняем код после finally (печатаем «5»и «8», так как исключение остановлено еще первым catch).

Вложенный try-catch-finally с исключением, которое ПЕРЕХВАТИТ ВНЕШНИЙ catch

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            try {
                System.err.print(" 1");
                if (true) {throw new Exception();}
                System.err.print(" 2");
            } catch (RuntimeException e) {
                System.err.print(" 3"); // НЕ заходим - есть исключение, но НЕПОДХОДЯЩЕГО ТИПА
            } finally {                 
                System.err.print(" 4"); // заходим всегда
            }
            System.err.print(" 5");     // не заходим - выполнение НЕ в норме
        } catch (Exception e) {
            System.err.print(" 6");     // ЗАХОДИМ - есть подходящее исключение
        } finally {
            System.err.print(" 7");     // заходим всегда
        }
        System.err.print(" 8");         // заходим - выполнение УЖЕ в норме
    }
}

>> 0 1 4 6 7 8

Мы НЕ заходим в ПЕРВУЮ catch-секцию (не печатаем «3»), но заходим в ВТОРУЮ catch-секцию (печатаем «6»), заходим в обе finally-секции (печатаем «4» и «7»), в ПЕРВОМ случае НЕ выполняем код ПОСЛЕ finally (не печатаем «5», так как исключение НЕ остановлено), во ВТОРОМ случае выполняем код после finally (печатаем «8», так как исключение остановлено).

Вложенный try-catch-finally с исключением, которое НИКТО НЕ ПЕРЕХВАТИТ

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.err.print(" 0");
            try {
                System.err.print(" 1");
                if (true) {throw new Error();}
                System.err.print(" 2");
            } catch (RuntimeException e) {
                System.err.print(" 3"); // НЕ заходим - есть исключение, но НЕПОДХОДЯЩЕГО ТИПА
            } finally {                 
                System.err.print(" 4"); // заходим всегда
            }
            System.err.print(" 5");     // НЕ заходим - выполнение НЕ в норме
        } catch (Exception e) {
            System.err.print(" 6");     // не заходим - есть исключение, но НЕПОДХОДЯЩЕГО ТИПА
        } finally {
            System.err.print(" 7");     // заходим всегда
        }
        System.err.print(" 8");         // не заходим - выполнение НЕ в норме
    }
}

>> 0 1 4 7
>> RUNTIME EXCEPTION: Exception in thread "main" java.lang.Error

Мы НЕ заходим в ОБЕ catch-секции (не печатаем «3» и «6»), заходим в обе finally-секции (печатаем «4» и «7») и в обоих случаях НЕ выполняем код ПОСЛЕ finally (не печатаем «5» и «8», так как исключение НЕ остановлено), выполнение метода прерывается по исключению.

Контакты

Я занимаюсь онлайн обучением Java (вот курсы программирования) и публикую часть учебных материалов в рамках переработки курса Java Core. Видеозаписи лекций в аудитории Вы можете увидеть на youtube-канале, возможно, видео канала лучше систематизировано в этой статье.

Мой метод обучения состоит в том, что я

показываю различные варианты применения
строю усложняющуюся последовательность примеров по каждому варианту
объясняю логику двигавшую авторами (по мере возможности)
даю большое количество тестов (50-100) всесторонне проверяющее понимание и демонстрирующих различные комбинации
даю лабораторные для самостоятельной работы

Данная статье следует пунктам #1 (различные варианты) и #2(последовательность примеров по каждому варианту).

skype: GolovachCourses
email: GolovachCourses@gmail.com

Источник

В нашей жизни нередко возникают ситуации, которые мы не планировали. К примеру, пошли вы утром умываться и с досадой обнаружили, что отключили воду. Вышли на улицу, сели в машину, а она не заводится. Позвонили другу, а он недоступен. И так далее и тому подобное… В большинстве случаев человек без труда справится с подобными проблемами. А вот как с непредвиденными ситуациями справляется Java, мы сейчас и поговорим.

Что называют исключением. Исключения в мире программирования

В программировании исключением называют возникновение ошибки (ошибок) и различных непредвиденных ситуаций в процессе выполнения программы. Исключения могут появляться как в итоге неправильных действий юзера, так и из-за потери сетевого соединения с сервером, отсутствии нужного ресурса на диске и т. п. Также среди причин исключений — ошибки программирования либо неверное использование API.

При этом в отличие от «человеческого мира», программное приложение должно чётко понимать, как поступать в подобной ситуации. И вот как раз для этого в Java и существует механизм исключений (exception).

Используемые ключевые слова

При обработке исключений в Java применяются следующие ключевые слова:
— try – служит для определения блока кода, в котором может произойти исключение;
— catch – необходим для определения блока кода, где происходит обработка исключения;
— finally – применяется для определения блока кода, являющегося необязательным, однако при его наличии он выполняется в любом случае вне зависимости от результата выполнения блока try.

Вышеперечисленные ключевые слова необходимы для создания в коде ряда специальных обрабатывающих конструкций: try{}finally{}, try{}catch, try{}catch{}finally.

Кроме того:
1. Для возбуждения исключения используем throw.
2. Для предупреждения в сигнатуре методов о том, что метод может выбросить исключение, применяем throws.

Давайте на примере посмотрим, как используются ключевые слова в Java-программе:

//метод считывает строку с клавиатуры

public String input() throws MyException {//предупреждаем с помощью throws,
// что метод может выбросить исключение MyException
      BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    String s = null;
//в блок try заключаем код, в котором может произойти исключение, в данном
// случае компилятор нам подсказывает, что метод readLine() класса
// BufferedReader может выбросить исключение ввода/вывода
    try {
        s = reader.readLine();
// в блок  catch заключаем код по обработке исключения IOException
    } catch (IOException e) {
        System.out.println(e.getMessage());
// в блоке finally закрываем поток чтения
    } finally {
// при закрытии потока тоже возможно исключение, например, если он не был открыт, поэтому “оборачиваем” код в блок try
        try {
            reader.close();
// пишем обработку исключения при закрытии потока чтения
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    if (s.equals("")) {
// мы решили, что пустая строка может нарушить в дальнейшем работу нашей программы, например, на результате этого метода нам надо вызывать метод substring(1,2), поэтому мы вынуждены прервать выполнение программы с генерацией своего типа исключения MyException с помощью throw
        throw new MyException("String can not be empty!");
    }
    return s;
}

Зачем нам механизм исключений?

Для понимания опять приведём пример из обычного мира. Представьте, что на какой-нибудь автодороге имеется участок с аварийным мостом, на котором ограничена грузоподъёмность. И если по такому мосту проедет грузовик со слишком большой массой, мост разрушится, а в момент этого ЧП ситуация для шофёра станет, мягко говоря, исключительной. И вот, дабы такого не произошло, дорожные службы заранее устанавливают на дороге соответствующие предупреждающие знаки. И тогда водитель, посмотрев на знак, сравнит массу своего авто со значением разрешённой грузоподъёмности и примет соответствующее решение, например, поедет по другой дороге.

То есть мы видим, что из-за правильных действий дорожной службы шоферы крупногабаритных транспортных средств:
1) получили возможность заранее изменить свой путь;
2) были предупреждены об опасности;
3) были предупреждены о невозможности проезжать по мосту при определённых условиях.

Вот как наш жизненный пример соотносится с применением исключения на Java:

Исходя из вышесказанного, мы можем назвать одну из причин применения исключений в Java. Заключается она в возможности предупреждения исключительной ситуации для её последующего разрешения и продолжения работы программы. То есть механизм исключений позволит защитить написанный код от неверного применения пользователем путём валидации входящих данных.

Что же, давайте ещё раз побудем дорожной службой. Чтобы установить знак, мы ведь должны знать места, где водителей ТС могут ждать различные неприятности. Это первое. Далее, нам ведь надо заготовить и установить знаки. Это второе. И, наконец, надо предусмотреть маршруты объезда, позволяющие избежать опасности.

В общем, механизм исключений в Java работает схожим образом. На стадии разработки программы мы выполняем «ограждение» опасных участков кода в отношении наших исключений, используя блок try{}. Чтобы предусмотреть запасные пути, применяем блок catch{}. Код, выполняемый в программе при любом исходе, пишем в блоке finally{}.

Иногда бывает, что мы не можем предусмотреть «запасной аэродром» либо специально желаем предоставить право его выбора юзеру. Но всё равно мы должны как минимум предупредить пользователя об опасности. Иначе он превратится в разъярённого шофёра, который ехал долго, не встретил ни одного предупреждающего знака и в итоге добрался до аварийного моста, проехать по которому не представляется возможным.

Что касается программирования на Java, то мы, когда пишем свои классы и методы, далеко не всегда можем предвидеть контекст их применения другими программистами в своих программах, а значит, не можем со стопроцентной вероятностью предвидеть правильный путь для разрешения исключительных ситуаций. Но предупредить коллег о возможной исключительной ситуации мы всё-таки должны, и это не что иное, как правило хорошего тона.

Выполнить это правило в Java нам как раз и помогает механизм исключений с помощью throws. Выбрасывая исключение, мы, по сути, объявляем общее поведение нашего метода и предоставляем пользователю метода право написания кода по обработке исключения.

Предупреждаем о неприятностях

Если мы не планируем обрабатывать исключение в собственном методе, но желаем предупредить пользователей метода о возможной исключительной ситуации, мы используем, как это уже было упомянуто, ключевое слово throws. В сигнатуре метода оно означает, что при некоторых обстоятельствах метод может выбросить исключение. Это предупреждение становится частью интерфейса метода и даёт право пользователю на создание своего варианта реализации обработчика исключения.

После упоминания ключевого слова throws мы указываем тип исключения. Как правило, речь идёт о наследниках класса Exception Java. Но так как Java — это объектно-ориентированный язык программирования, все исключения представляют собой объекты.

Иерархия исключений в Java

Когда возникают ошибки при выполнении программы, исполняющая среда Java Virtual Machine обеспечивает создание объекта нужного типа, используя иерархию исключений Java — речь идёт о множестве возможных исключительных ситуаций, которые унаследованы от класса Throwable — общего предка. При этом исключительные ситуации, которые возникают в программе, делят на 2 группы:
1. Ситуации, при которых восстановление нормальной дальнейшей работы невозможно.
2. Ситуации с возможностью восстановления.

К первой группе можно отнести случаи, при которых возникают исключения, которые унаследованы из класса Error. Это ошибки, возникающие во время выполнения программы при сбое работы Java Virtual Machine, переполнении памяти либо сбое системы. Как правило, такие ошибки говорят о серьёзных проблемах, устранение которых программными средствами невозможно. Данный вид исключений в Java относят к неконтролируемым исключениям на стадии компиляции (unchecked). К этой же группе относятся и исключения-наследники класса Exception, генерируемые Java Virtual Machine в процессе выполнения программы — RuntimeException. Данные исключения тоже считаются unchecked на стадии компиляции, а значит, написание кода по их обработке необязательно.

Что касается второй группы, то к ней относят ситуации, которые можно предвидеть ещё на стадии написания приложения, поэтому для них код обработки должен быть написан. Это контролируемые исключения (checked). И в большинстве случаев Java-разработчики работают именно с этими исключениями, выполняя их обработку.

Создание исключения

В процессе исполнения программы исключение генерируется Java Virtual Machine либо вручную посредством оператора throw. В таком случае в памяти происходит создание объекта исключения, выполнение основного кода прерывается, а встроенный в JVM обработчик исключений пробует найти способ обработать это самое исключение.

Обработка исключения

Обработка исключений в Java подразумевает создание блоков кода и производится в программе посредством конструкций try{}finally{}, try{}catch, try{}catch{}finally.

В процессе возбуждения исключения в try обработчик исключения ищется в блоке catch, который следует за try. При этом если в catch присутствует обработчик данного вида исключения, происходит передача управления ему. Если же нет, JVM осуществляет поиск обработчика данного типа исключения, используя для этого цепочку вызова методов. И так происходит до тех пор, пока не находится подходящий catch. После того, как блок catch выполнится, управление переходит в необязательный блок finally. Если подходящий блок catch найден не будет, Java Virtual Machine остановит выполнение программы, выведя стек вызовов методов под названием stack trace. Причём перед этим выполнится код блока finally при наличии такового.

Рассмотрим практический пример обработки исключений:

public class Print {

     void print(String s) {
        if (s == null) {
            throw new NullPointerException("Exception: s is null!");
        }
        System.out.println("Inside method print: " + s);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Print print = new Print();
        List list= Arrays.asList("first step", null, "second step");

        for (String s:list) {
            try {
                print.print(s);
            }
            catch (NullPointerException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
                System.out.println("Exception was processed. Program continues");
            }
            finally {
                System.out.println("Inside bloсk finally");
            }
            System.out.println("Go program....");
            System.out.println("-----------------");
        }

    }
    }


А теперь глянем на результаты работы метода main: 
Inside method print: first step
Inside bloсk finally
Go program....
-----------------
Exception: s is null!
Exception was processed. Program continues
Inside bloсk finally
Go program....
-----------------
Inside method print: second step
Inside bloсk finally
Go program....
-----------------


Блок finally чаще всего используют, чтобы закрыть открытые в try потоки либо освободить ресурсы. Но при написании программы уследить за закрытием всех ресурсов возможно не всегда. Чтобы облегчить жизнь разработчикам Java, была предложена конструкция try-with-resources, автоматически закрывающая ресурсы, открытые в try. Используя try-with-resources, мы можем переписать наш первый пример следующим образом:
public String input() throws MyException {
    String s = null;
    try(BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))){
        s = reader.readLine();
   } catch (IOException e) {
       System.out.println(e.getMessage());
   }
    if (s.equals("")){
        throw new MyException ("String can not be empty!");
    }
    return s;
}


А благодаря появившимся возможностям Java начиная с седьмой версии, мы можем ещё и объединять в одном блоке перехват разнотипных исключений, делая код компактнее и читабельнее:
public String input() {
    String s = null;
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
        s = reader.readLine();
        if (s.equals("")) {
            throw new MyException("String can not be empty!");
        }
    } catch (IOException | MyException e) {
        System.out.println(e.getMessage());
    }
    return s;
}


Итоги
Итак, применение исключений в Java повышает отказоустойчивость программы благодаря использованию запасных путей. Кроме того, появляется возможность отделить код обработки исключительных ситуаций от логики основного кода за счёт блоков catch и переложить обработку исключений на пользователя кода посредством throws.
Основные вопросы об исключениях в Java
1.Что такое проверяемые и непроверяемые исключения?

Если говорить коротко, то первые должны быть явно пойманы в теле метода либо объявлены в секции throws метода. Вторые вызываются проблемами, которые не могут быть решены. Например, это нулевой указатель или деление на ноль. Проверяемые исключения очень важны, ведь от других программистов, использующих ваш API, вы ожидаете, что они знают, как обращаться с исключениями. К примеру, наиболее часто встречаемое проверяемое исключение — IOException, непроверяемое — RuntimeException.

2.Почему переменные, определённые в try, нельзя использовать в catch либо finally?

Давайте посмотрим на нижеследующий код. Обратите внимание, что строку s, которая объявлена в блоке try, нельзя применять в блоке catch. То есть данный код не скомпилируется.
try {
    File file = new File("path");
    FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
    String s = "inside";
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
    System.out.println(s);
}


А всё потому, что неизвестно, где конкретно в try могло быть вызвано исключение. Вполне вероятно, что оно было вызвано до объявления объекта.

3.Почему Integer.parseInt(null) и Double.parseDouble(null) вызывают разные исключения?

Это проблема JDK. Так как они были разработаны разными людьми, то заморачиваться вам над этим не стоит:
Integer.parseInt(null);
// вызывает java.lang.NumberFormatException: null

Double.parseDouble(null);
// вызывает java.lang.NullPointerException


4.Каковы основные runtime exceptions в Java?

Вот лишь некоторые из них:
IllegalArgumentException
ArrayIndexOutOfBoundsException


Их можно задействовать в операторе if, если условие не выполняется:
if (obj == null) {
   throw new IllegalArgumentException("obj не может быть равно null");


5.Возможно ли поймать в одном блоке catch несколько исключений?

Вполне. Пока классы данных исключений можно отследить вверх по иерархии наследования классов до одного и того же суперкласса, возможно применение только этого суперкласса.

6.Способен ли конструктор вызывать исключения?

Способен, ведь конструктор — это лишь особый вид метода. 
class FileReader{
    public FileInputStream fis = null;

    public FileReader() throws IOException{
        File dir = new File(".");//get current directory
        File fin = new File(dir.getCanonicalPath() + File.separator + "not-existing-file.txt");
        fis = new FileInputStream(fin);
    }
}


7.Возможен ли вызов исключений в final?

В принципе, можете сделать таким образом:
public static void main(String[] args) {
    File file1 = new File("path1");
    File file2 = new File("path2");
    try {

        FileInputStream fis = new FileInputStream(file1);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file2);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}


Но если желаете сохранить читабельность, объявите вложенный блок try-catch в качестве нового метода и вставьте вызов данного метода в блок finally.
finally. 
public static void main(String[] args) {
    File file1 = new File("path1");
    File file2 = new File("path2");
    try {

        FileInputStream fis = new FileInputStream(file1);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        methodThrowException();
    }
}

Источник

Исключения

Введение

Иерархия исключений

Проверяемые и непроверяемые

Иерархия

Классификация

Error и Exception

Работа с исключениями

Обработка исключений

Правила try/catch/finally

Расположение catch блоков

Транзакционность

Делегирование

Методы и практики работы с исключительными ситуацими

Собственные исключения

Реагирование через re-throw

Не забывайте указывать причину возникновения исключения

Сохранение исключения

Логирование

Чего нельзя делать при обработке исключений

Try-with-resources или try-с-ресурсами

Общие советы

Избегайте генерации исключений, если их можно избежать простой проверкой

Предпочитайте Optional, если отсутствие значения — не исключительная ситуация

Заранее обдумывайте контракты методов

Предпочитайте исключения кодам ошибок и boolean флагам-признакам успеха

Исключения и статические блоки

Многопоточность и исключения

Проверяемые исключения и их необходимость

Заключение

Полезные ссылки

1. Ключевые слова: try, catch, finally, throw, throws

2. Почему используем System.err, а не System.out

3. Компилятор требует вернуть результат (или требует молчать)

4. Нелокальная передача управления (nonlocal control transfer)

5. try + catch (catch — полиморфен)

6. try + catch + catch + …

7. try + finally

8. try + catch + finally

9. Вложенные try + catch + finally

Контакты

Что называют исключением. Исключения в мире программирования

Используемые ключевые слова

Зачем нам механизм исключений?

Предупреждаем о неприятностях

Иерархия исключений в Java

Создание исключения

Обработка исключения

Итоги

Основные вопросы об исключениях в Java

Предпочитайте `Optional`, если отсутствие значения — не исключительная ситуация

Предпочитайте исключения кодам ошибок и `boolean` флагам-признакам успеха