例外処理

想定しない入力を受け取ったり，プログラム自体のバグにより正しくない処理をおこなったりした時は，通常の制御とは違った処理をする必要がある．このような処理を例外処理と言う．

練習問題のような，1回走らせたら捨ててしまうようなプログラムはともかく，商品となるようなプログラムにおいては例外処理は必須となる．プログラミング言語によっては，例外処理はライブラリやOS(オペレーティングシステム)など言語仕様の外で扱う場合も多いが，Java言語では言語仕様にあらかじめ例外処理を組み込んである．

例外は，さまざまなところで発生する．以下のプログラムを見てみよう．

プログラム

  // 入出力をするために必要
import java.io.*;

// キーボードから数字を入力して, 負の数を入力したら終り
class SumInput{
  public static void main(String[] args) throws IOException{
  // 入力をするためには，System.inからBufferedReaderを作らなくてはいけない
    BufferedReader d=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    int sum=0,num=0;
     // 条件式が常に trueなので，ループの終了は break でおこなう．
    while(true){
      String s;
        // 一行入力して文字列型変数 s に入れる
      s=d.readLine();
        // 整数値に変換する
      num=Integer.parseInt(s);
        // 負の値の時は while 文から抜ける
      if(num<0) break;
      sum+=num;
    }
    System.out.println(sum);
  }
}

実行例(下線がついているのが入力)

dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp% java SumInput
3
2
-1
5

これで，数でないものを代入すると，次のように例外が表示されてプログラムの実行を中断する．

dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp% java SumInput
soko
java.lang.NumberFormatException: soko
	at java.lang.Throwable.(Compiled Code)
	at java.lang.Exception.(Compiled Code)
	at java.lang.RuntimeException.(Compiled Code)
	at java.lang.IllegalArgumentException.(Compiled Code)
	at java.lang.NumberFormatException.(Compiled Code)
	at java.lang.Integer.parseInt(Compiled Code)
	at java.lang.Integer.parseInt(Compiled Code)
	at SumInput.main(Compiled Code)

このような例外が起きた時に，中断せずにプログラムで処理するために用意されているのが，try文である．例を見てみる．

プログラム

  // 入出力をするために必要
import java.io.*;

// キーボードから数字を入力して, 負の数を入力したら終り
class SumInput{
  public static void main(String[] args) throws IOException{
  // 入力をするためには，System.inからBufferedReaderを作らなくてはいけない
    BufferedReader d=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    int sum=0,num=0;
     // 条件式が常に trueなので，ループの終了は break でおこなう．
    while(true){
      String s;
        // 一行入力して文字列型変数 s に入れる
      s=d.readLine();
        // 整数値に変換する
      try{
         // この中でエラーが起きる可能性がある． 
	num=Integer.parseInt(s);
      }
        // java.lang.NumberFormatExceptionが起きた時は ここに飛ぶ
      catch(java.lang.NumberFormatException e){
	System.out.println("数字を入力してください");
          // while文を繰り返す
	continue;
      }
        // 負の値の時は while 文から抜ける
      if(num<0) break;
      sum+=num;
    }
    System.out.println(sum);
  }
}

実行例(下線がついているのが入力)

dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp% java SumInput
3
soko
数字を入力してください
4
-1
7

try文は，

  try ブロック
  catch(エラーの引数) ブロック
  ..
  catch(エラーの引数) ブロック
  finally ブロック

という構造をしている．catchはエラーの種類に応じて複数書ける． finallyは書かなくても構わない．複数の catch を入れた例を見る．

// コマンドラインに数字列を3つ引数として与えて,足す
class SumArgs{
  public static void main(String[] args){
    int sum=0,num;
    int i;
     // 文字列の配列 argsの要素数は args.length
    for(i=0;i<3;i++){
       // 文字列からintへの変換
      try{
	num=Integer.parseInt(args[i]);
      }
      // args[i]の中身が
      catch(java.lang.NumberFormatException e){
	System.out.println("数字でない引数があったので無視します");
	continue;
      }
      // 配列の大きさが3より小さかった場合
      catch(java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException e){
	System.out.println("3つの数字を引数に与えてください");
	break;
      }
      // try文を抜けるときは, break, continueで抜けても実行します．
      finally{
	System.out.println("try文を抜けます");
      }
      sum=sum+num;
    }
     // 表示する
    System.out.println("sum="+sum);
  }
}

実行例

dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp% java SumArgs soko 4
数字でない引数があったので無視します
try文を抜けます
try文を抜けます
3つの数字を引数に与えてください
try文を抜けます
sum=4

このtry文の特徴として，tryの実行部で，他のメソッドなどを読んでいて，そのメソッドの中で例外が発生しても，catch部に飛んで来るということがある．これは，大域脱出と呼ばれる機能で，C言語では setjmp, longjmpなど機種依存のライブラリを使う必要がある．

自分で使う例外のクラスを定義して，throw文を使うと，自由に大域脱出を定義することができるが，この授業の範囲を超えるので，例を示すに止める．

プログラム

// 自分の使う例外として, Exceptionのサブクラス MyExceptionを定義する
class MyException extends Exception{
  // MyExceptionのインスタンス変数として,文字列型の変数sを宣言
  public String s;
  // MyException のコンストラクタ
  // 引数として文字列を持ち, インスタンス変数sに代入
  MyException(String str){
    s=str;
  }
}
class ThrowException{
  // 一部の例外(配列の添字チェック)を除いて,
  // 内部で例外を起こす可能性のあるメソッドは, throwsで例外を書く必要がある．
  static void sub() throws MyException{
    // 例外を示す MyExceptionクラスのインスタンスを作成して,
    // throwする．
    throw new MyException("execpion in sub");
  }
  public static void main(String[] args){
    try{
      System.out.println("1");
      sub();
      System.out.println("2");
    }
    // throwを実行するとここに来る．
    catch(MyException e){
      // eのインスタンス変数sを表示する．
      System.out.println(e.s);
    }
    finally{
      System.out.println("3");
    }
  }
}

実行例

dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp% java ThrowException
1
execpion in sub
3

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