תוכנה 1 בשפת Java "יוצא מן הכלל" שיעור מספר 9: שחר מעוז בית הספר למדעי המחשב אוניברסיטת תל אביב

Transcription

1 שיעור מספר 9: "יוצא מן הכלל" שחר מעוז בית הספר למדעי המחשב

2 היום בשיעור חריגים )Exceptions( מבטאים מצבים יוצאי דופן, מקרי קצה ומצבים בלתי צפויים בריצת התוכנית כגון: ארגומנטים שאינם חוקיים, בעיות ברשת התקשורת, קובץ שאינו קיים ועוד על הקשר בין חריגים לחוזים וליחסי ספק-לקוח נדון בגישות שונות להתמודדות עם מקרי קצה ונעמוד על היתרונות והחסרונות שלהן )כרגיל, אין פתרונות קסם( אם ישאר זמן - טענות )Assertions( מבטאות הנחות שיש למתכנת בנקודה מסויימת בקוד בזמן ריצה, ניתן להסיר את הטענות מן הקוד לחלוטין ובכך לא להאט את ריצת התוכנית 2

3 לא כל החריגים אותו הדבר תנאים אשר עשויים להתקיים במהלך ריצה תקין של תוכנית תקינה )מקרי קצה( נקראים checked exceptions תנאים אלו מיוצגים ע"י המחלקה Exception בעיות חמורות הנחשבות קטלניות,)fatal( וכן מצבים המייצגים שגיאות בתוכנית )bugs( נקראים unchecked exceptions בעיות חמורות מיוצגות ע"י המחלקה Error שגיאות בתוכנית מיוצגות ע"י המחלקה RuntimeException תיעוד המחלקות האוטומטי API( )javadoc מתאר עבור כל מתודה את ה- checked exceptions שהיא עשויה לחולל )ועשוי לתאר גם )unchecked exceptions 3

4 החוזים שהגדרנו אינם סימטריים אם הלקוח רוצה שתנאי האחר מתקיים יתקיים, הוא צריך להבטיח שתנאי הקדם אם תנאי הקדם אינו מתקיים, הלקוח אינו רשאי להניח מאומה השירות, אפילו לא שיסתיים לגבי פעולת מכאן שאם הלקוח אינו מצליח לקיים את תנאי הקדם, אין לו טעם בכלל לקרוא לשירות; הוא יכול לוותר על השירות, או לנסות מאוחר יותר שוב, או לנסות להשיג את קיום תנאי האחר בדרך אחרת, אבל אין טעם לקרוא לשירות אבל אם הספק אינו מצליח לקיים את תנאי האחר, אין לו אפשרות לבטל את הקריאה לשירות: היא כבר התבצעה הספק יכול לקיים את חלקו, או להשתמט, אבל אינו יכול לבטל את העסקה 4

5 למה שהספק יכשל? הרי הכוונה הייתה שתנאי הקדם יהיה מספיק לקיום תנאי האחר על ידי הספק ושאפשר יהיה להוכיח נכונות הספק אבל לפעמים כדאי להגדיר תנאי קדם חלש יותר שאינו מספיק, שלעצמו, להבטחת יכולת הספק לקיים את תנאי האחר במקרים כאלה, משמעות הקריאה לשירות היא: אני )הלקוח( ביצעתי את המוטל עלי )תנאי הקדם(; כעת נ ס ה אתה )הספק( לבצע עבורי את השירות, והודע לי אם תכשל יש שתי סיבות טובות להגדיר תנאי קדם חלש כזה ועוד סיבה נפוצה אבל לא טובה, שגם אותה נסביר 5

6 סיבה טובה ראשונה: חוסר שליטה import java.io.*;... File f = new File("A:\\config.dat"); // f represents the file's name; may or may not exist if (f.exists()) { FileInputStream is = new FileInputStream(f); // now access the file איך נוודא כי הקובץ קיים? גם הניסיון להבטיח שהקובץ קיים, בעזרת השאילתה,exists לפני שפותחים וניגשים אליו שגוי: אולי הוא נמחק בינתיים 6

7 חוסר שליטה בגלל בו זמניות הדוגמה הזו משקפת את העובדה שהעצמים הרלוונטיים לביצוע מוצלח של השירות, כאן קובץ, אינם בשליטה מוחלטת של הלקוח שקורא לשירות גם אם הלקוח מוודא שהקובץ קיים לפני הקריאה לשירות, עדיין יתכן שהוא ימחק בין הוידוא ובין הקריאה לשירות, על ידי תוכנית אחרת, אולי של משתמש אחר ואולי הקובץ ימחק על ידי חוט לה כמה חוטים,thread( תהליכון( של אותה תוכנית, אם יש הבעיה הבסיסית היא חוסר שליטה מוחלטת בעצמים הרלוונטיים; לעוד מישהו יש שליטה עליהם, שליטה מספיקה על מנת להעביר אותם למצב שאינו מאפשר לספק לפעול ולכן הלקוח אינו יכול להבטיח שהספק מסוגל להצליח 7

8 חוסר שליטה בגלל פרוטוקולים שתי תוכניות )אולי על מחשבים שונים( מנהלות דו-שיח בפרוטוקול מובנה, למשל דפדפן ושרת http בכל אחת מהן הקשר מיוצג בעזרת עצם; בדפדפן ג'אווה, למשל, הקשר מיוצג בלקוח על ידי עצם מהמחלקה java.net.httpurlconnection גם אם הלקוח של העצם הזה ימלא את חלקו בחוזה בקפדנות, שהצד השני בקשר )השרת( לא יתנהג בדיוק לפי הפרוטוקול עדיין יתכן קורה במשפחות הכי טובות )שמישהו לא מתנהג לפי הפרוטוקול( העצם מושפע מהעולם החיצון מלאה עליו )מהשרת( ולכן ללקוח של העצם אין שליטה 8

9 סיבה טובה שנייה: קושי לבדוק את התנאי Matrix a = ; Vector b = ; Vector x; // Matrix.solve requires nonsingularity if ( a.nonsingular() ) x = a.solve(b); // solves Ax=b חוזה אלגנטי אבל לא יעיל להחריד: הבדיקה האם מטריצה A הפיכה יקרה בערך כמו פתרון מערכת המשוואות Ax=b עדיף לבקש מהעצם לנסות לפתור את המערכת, בגלל שהמטריצה לא הפיכה ושיודיע לנו אם הוא נכשל 9

10 public class AddArguments { public static void main(string args[]) { int sum = 0; for (String arg : args) { sum += Integer.parseInt(arg); System.out.println("Sum = " + sum); > java AddArguments Sum = 10 "הגורם האנושי" > java AddArguments 1 two Exception in thread "main" java.lang.numberformatexception: For input string: "two" at java.lang.numberformatexception.forinputstring(numberformatexception.java:48) at java.lang.integer.parseint(integer.java:447) at java.lang.integer.parseint(integer.java:497) at AddArguments.main(AddArguments.java:5) 10

11 Integer.parseInt(String) לשרות אין תנאי קדם,)true( ואולם הוא בחר לטפל בקלטים מסוימים, שלא ע"י החזרת ערך, אלא ע"י זריקת חריג זוהי הגדרת תנאי צד condition( )side הלקוח אינו מחויב לקיים את תנאי הצד לפני הקריאה לשרות. תנאי הצד משמש "נתיב מילוט" לספק שימו לב, הדבר שונה מהגדרת תנאי קדם משמעותי, שבו השרות מניח שתנאי הקדם מתקיים, ומתעלם ממקרים שבהם הוא אינו מתקיים 11

12 תנאי קדם והספרייה התקנית בספריות התקניות של שפת Java מקובל להגדיר שרותים ללא תנאי קדם,)true( אך עם תנאי צד משמעותיים אשר מוגדרים להם חריגים מתאימים כבר ראינו כי לספקים סובלניים יש חסרונות, בחריגים מנסה לפתור את חלקם אולם השימוש במהלך השיעור ננסה לעמוד על היתרונות והחסרונות של הגישות השונות 12

13 public class AddArguments { public static void main(string args[]) { block try { int sum = 0; for ( String arg : args ) { sum += Integer.parseInt(arg); System.out.println("Sum = " + sum); catch (NumberFormatException nfe) { System.err.println("One of the command-line " + "arguments is not an integer."); > java AddArguments2 1 two One of the command-line arguments is not an integer. try-catch 13

14 טיפול בחריגים בג'אווה חריג יכול להיזרק ע"י פקודת throw )נראה בהמשך(. קטע קוד אשר עלול לזרוק חריג יעטף ע"י הלקוח בבלוק try פקודת throw גורמת להפסקת הביצוע הרגיל, והמשערך מחפש exception handler )בלוק )catch שיתפוס את החריג. אם בלוק ה catch העוטף מכיל טיפול בחריג זה קטע הטיפול מתבצע, ולאחריו עוברים לבצע את הקוד שאחרי הבלוק. אם אין טיפול בחריג הזה בבלוק הנוכחי המשערך מחפש handler בבלוק העוטף, או בקוד שקרא לשרות הנוכחי. החריג מועבר במעלה מחסנית הקריאות. אם גם ב main אין טיפול, תודפס הודעה וביצוע התכנית יסתיים. 14

15 גרעיניות public class AddArguments3 { public static void main(string args[]) { int sum = 0; for ( String arg : args ) { try { sum += Integer.parseInt(arg); catch (NumberFormatException nfe) { System.err.println("[" + arg + "] is not an integer" + " and will not be included in the sum."); System.out.println("Sum = " + sum); > java AddArguments3 1 two [two] is not an integer and will not be included in the sum. [3.0] is not an integer and will not be included in the sum. Sum = 5 15

16 ריבוי בלוקי catch לבלוק try אחד עשויים להיות כמה בלוקים של catch השייכים לו, עבור סוגים שונים של שגיאות שעשויות לקרות: try { // code that might throw one or more exceptions catch (MyException e1) { // code to execute if a MyException exception is thrown catch (MyOtherException e1) { // code to execute if a MyOtherException exception is thrown catch (Exception e3) { // code to execute if any other exception is thrown 16

17 מחויבויותיו של ספק שנכשל שירות שמסתיים בהצלחה חייב לקיים את תנאי האחר המשתמר של המחלקה ואת תנאי האחר דרוש ללקוח קיום המשתמר מאפשר לשירותים אחרים שהעצם יספק בעתיד לפעול מה נדרש משירות שנכשל? ראינו כבר שהוא חייב להודיע ללקוח על הכישלון, כדי שהלקוח לא יניח שתנאי האחר מתקיים; בדרך כלל, גוש ה- try בלקוח מפסיק לפעול וגוש ה- catch מופעל ברור שהשירות שנכשל לא חייב לקיים את תנאי האחר האם השירות שנכשל צריך לשחזר את המשתמר? 17

18 כמובן שהשירות צריך לשחזר את המשתמר מכיוון שהעצם ממשיך להתקיים, יקראו בעתיד ויתכן ששירותים אחרים שלו שירותים אחרים צריכים למצוא את העצם במצב שמאפשר להם לפעול ברור שעדיף להחזיר את העצם למצב שבו שירותים אחרים יוכלו לא רק לפעול, אלא גם להצליח אבל אולי העצם במצב גרוע כל כך שכל שירות שיופעל בעתיד יכשל גם הוא, אבל השירותים העתידיים צריכים לפחות לפעול ולדווח ללקוחות שלהם על כישלון 18

19 בלוק finally קטע קוד המופיע בבלוק finally יתבצע בכל מקרה )בין אם קטע הקוד בבלוק ה try הצליח או נכשל( try { startfaucet(); waterlawn(); catch (BrokenPipeException e) { logproblem(e); finally { stopfaucet(); 19

20 הוכחת נכונות של ספק הלקוח צריך לקיים תנאי קדם, מועיל אבל אולי לא מספיק השירותים השונים של העצם צריכים לדאוג לקיום המשתמר, בין אם הם הצליחו ובין אם לא אם מתקיימים תנאי הקדם והמשתמר, שירות חייב להסתיים אם בנוסף מתקיים תנאי צד מסוים, השירות מצליח אם תנאי הצד לא מתקיים, השירות נכשל ומודיע על חריג )throws an exception( precondition & invariant & side-condition => invariant & postcondition precondition & invariant & not side-condition => invariant & exception is thrown 20

21 תנאי הצד החוזה לא חייב להגדיר בדיוק את תנאי הצד שמונע חריג תנאי הצד הזה יכול להיות קשה להבעה ו/או לחישוב הלקוח ממילא אינו אחראי לקיום תנאי הצד אבל הגדרה של תנאי הצד, או לפחות הגדרה של תנאי מספיק למניעת חריג, יכולה לסייע לתוכניתנית להימנע מחריג או לפחות להבין למה הוא קורה למשל, יש מקרים שבהם אפשר לדעת מראש שמטריצה הפיכה, כמו משולשית בלי אפסים על האלכסון 21

22 מה עושה לקוח שמקבל חריג? int compareto(comparable other) { IPoint other_point; other_point = (IPoint) other; if (this.x() > other_point.x()) המרת טיפוסים )שנדון בה בשיעור הבא( עלולה להודיע על חריג אם העצם )IPoint אינו מטיפוס שמתאים לניסיון ההמרה )כאן )other( אם הלקוח לא מטפל בחריג, כמו כאן )לא התייחסנו כלל לאפשרות של חריג(, קוד הלקוח מפסיק לרוץ ומודיע למי שקרא לו על החריג זה הגיוני: הלקוח הניח שיקבל שירות מסוים, השירות נכשל, הלקוח לא יכול לקיים את תנאי האחר שלו עצמו 22

23 שיפור קטן int compareto(comparable other) { IPoint other_point; try { other_point = (IPoint)other; catch (java.lang.classcastexception ce) { throw new IncomparableException(); if (this.x() > other_point.x()) הלקוח יכול לתרגם את ההודעה כך שתהיה מובנת ללקוח שלו: מי שקרא ל- compareto לא ביקש להמיר טיפוסים אלא להשוות נקודות 23

24 היחלצות מצרה Matrix a = ; Vector b = ; Vector x; try { x = a.solve(b); // solves Ax=b, fast algorithm catch (CloseToSingularException ctse) { x = a.accuratesolve(b); // try harder לפעמים הלקוח יכול למ ס ך חריג, יקרה יותר, לביצוע השירות למשל על ידי שימוש בדרך אחרת, אולי מה קורה אם המטריצה בדיוק סינגולרית והניסיון השני נכשל? 24

25 עוד דוגמה להיחלצות מצרה FileInputStream is; try { is = new FileInputStream("A:\\config.dat"); catch (FileNotFoundException fnfe) { is = new FileInputStream("A:\\config"); /* access the file (but only if the input stream was created) */ אולי אפשר לנסות שם קובץ אחר, לבקש מהמשתמש להכניס את הדיסקט או התקליטור המתאימים, וכדומה. 25

26 טיפוסים חריגים בג'אווה, ההודעה על חריג מתבצעת באמצעות עצם רגיל שמייצג את החריג, את הכישלון של שירות כלשהו מכיוון שהחריג הוא עצם רגיל, בונים אותו בעזרת new הנוהג בג'אווה הוא לציין את הסיבה שגרמה לכישלון על ידי טיפוס חריג כמו java.io.filenotfoundexception ג'אווה מגדירה היררכיה של טיפוסים )מחלקות( עבור חריגים עפ"י הסיבה. המחלקה הכללית ביותר היא,Throwable אך החלוקה העיקרית היא לשלוש משפחות: Error RuntimeException RuntimeException שאינו Exception 26

27 חריגים בחבילה java.lang :Error חריגים שמייצגים בעיה שלא ניתן בדרך כלל להתאושש ממנה: בדרך כלל בעיה בסביבת הריצה: מחסור בזיכרון, קבצי class חסרים או לא תקינים, וכדומה; התגובה הנכונה בדרך כלל היא להפסיק את ריצת התוכנית ולתקן את הסביבה. אולם, ניתן להגדיר חריגים מטיפוס Error כדי לבטא שבירה של הנחה לוגית )לדוגמא: )AssertionError :Exception מתחלקים לשתי קבוצות: RuntimeException הוא חריג שיכול לקרות כמעט בכל שירות: גישה למצביע,null כשלון בהמרה, חריגה מתחום מערך וכו' לא אמור להופיע בתוכנית תקינה Exception שאינו RuntimeException מתרחש במצבים מוגדרים היטב, שלא ניתן למנוע אותם אבל ניתן לתכנן מראש לקראתם 27

28 היררכיית שגיאות וחריגים )חלקית( Checked exceptions Unchecked exceptions Unchecked exceptions 28

29 checked exceptions )רשימה חלקית( 29

30 הצהירי או טפלי )checked( קוד המכיל קריאה למתודה שעשויה לחולל צריך לנקוט אחת משתי הגישות: )לזרוק( חריג נבדק או הכרזה בו טיפול על החריג הפוטנציאלי טיפול ראינו, נעטוף את הבלוק הבעייתי בבלוק try-catch-finally הכרזה נשתמש במילה השמורה throws כדי לציין את המתודה העוטפת כולה כ"בעייתית": void trouble() throws IOException {... void trouble() throws IOException, MyException {... 30

31 הצהירי או טפלי השימוש במתודות הזורקות חריגים מידבק )רקורסיבית( אי הכרזה או טיפול גורר שגיאת קומפילציה void f(int x) throws Exception {... void g() { Declaration f(1); // error Compilation Error: programmer must either catch the exception, or declare that void g() throws Exception 31

32 unchecked exceptions )רשימה חלקית( 32

33 unchecked exceptions על חריגים או שגיאות שהם להצהיר בחתימת המתודה unchecked אין חובה אבל מומלץ להצהיר עליהם בחריגים או בשגיאות שהם unchecked לטפל בבלוק try-catch-finally אין חובה ניתן לחשוב על טיפול בררני מדוע? 33

34 שלא חייבים למה יש חריגים להצהיר עליהם? הדרישה להצהיר על חריג מאפשר לקומפיילר לוודא שמי שקורא לשירות מודע לאפשרות של כישלון. בפרט, זה מונע אפשרות שחריג "יעבור דרך" שירות שלא מתייחס לאפשרות הזו ולכן לא משחזר את המשתמר אם זה מועיל, למה יש חריגים שלא חייבים להכריז עליהם? מכיוון שחריגים מסוג RuntimeException או Error מוכרזים בגלל פגם בתוכנית או בגלל בעיה לא צפויה במחשב או בסביבת התוכנה שמריצה את התוכנית או באג בתוכנית שהיה אמור להתגלות בתהליך הפיתוח חריגים כאלה אינם צפויים ויכולים לקרות בכל שירות בדרך כלל הם גורמים לעצירת התוכנית וכאשר זה המצב, אין חשיבות לשחזור המשתמר דיון: איך נערך ל: OutOfMemoryError ClassCastException FileNotFoundException 34

35 הגדרת חריגי משתמש מנגנון זריקת ותפיסת החריגים הינו חלק משפת התכנות, אולם החריגים עצמם הם עצמים "רגילים" פרט למספר קטן של חריגים שנזרקים ע"י ה JVM כתוצאה מבדיקות שנעשו בקוד "רגיל" רוב החריגים נזרקים אנו כמתכנתים יכולים )ולפעמים נדרשים( להגדיר חריגים חדשים ע"י הגדרת מחלקה חדשה היורשת מהמחלקה Throwable או אחת מצאצאיה בחירת ההורה תלויה בסוג השגיאה שברצוננו להגדיר ובמידה שבה אנו מעוניינים להגביל את לקוחותינו RuntimeException או Error מאפשר ללקוחות מסוימים להתעלם מהאפשרות לחריג Exception מחייב את כל הלקוחות להצהיר או לטפל 35

36 חריג הוא עצם class IncomparableException extends Exception { class OverdraftException extends RuntimeException { הוא צריך בנאי)ם( אבל למה עצם? ואפשר להוסיף לו שדות מופע ושירותים באמת לא ברור, הרי הטיפוס של החריג מספיק לסיווגו סיבה אפשרית 1: במקרה של חריג בגלל פגם בתוכנית או במערכת המחשב, החזרת מידע שיאפשר לתקן את הפגם סיבה אפשרית 2: במקרה של חריג שצריך להודיע עליו למשתמש )"הפעולה נכשלה בגלל..."(, ההודעה למשתמש סיבה אפשרית 3: מידע שיאפשר להתאושש )נדיר( סיבה כללית יותר )ואולי לא טובה?(: בג'אווה כל דבר הוא עצם 36

37 חריג כעצם בג'אווה לכל החריגים יש לפחות בנאי ריק, בנאי שמקבל מחרוזת, ושירות getmessage שמחזיר את המחרוזת מקובל ליצור עצמי חריג עם מחרוזת הסבר, אבל צריך לזכור שמחרוזות כאלה לא מתאימות, בדרך כלל, להצגה למשתמש )המשתמש לא בהכרח דובר אותה שפה של התוכניתן, וכושר הביטוי של תוכניתן לא תמיד מספיק רהוט( לא רצוי להגדיר חריגים מורכבים, ובייחוד לא רצוי להגדיר חריגים שהבנאי שלהם עלול להיכשל ולגרום לחריג; זה ימסך את החריג המקורי 37

38 הדפסת מחסנית הקריאות אחת המתודות השימושיות של המחלקה Throwable היא המתודה printstacktrace המדפיסה את שרשרת הקריאות שהובילה לחריג זהו גם מימוש ברירת המחדל של ה- JVM לחריג שלא טופל public static void main(string[] args){ try { riskymethod(); catch(exception ex){ ex.printstacktrace(); System.out.println( Continuing main ); 38

39 זריקת חריג ע"י הספק במחלקה BankAccount שראינו בתרגול, כתבנו את המתודה withdraw אשר תנאי הקדם שלה היה שסכום המשיכה תקין ניתן לחשוב על מתודה withdraw ללא תנאי קדם שתזרוק חריג במקרה של נסיון למשיכת יתר class OverdraftException extends RuntimeException { public class BankAccount { //... public void withdraw(double amount) throws OverdraftException { if (amount < balance) throw new OverdraftException(); balance -= amount; 39

40 שימוש אחר לחריגים בשפות שבהן הודעה על חריג ותפיסת חריג זולות, ניתן להשתמש במנגנון החריגים על מנת לממש שירות שיכול להחזיר ערך מאחד מתוך מספר טיפוסים public void polymethod() throws resulttype1, resulttype2 { // do something if ( ) throw new resulttype1( ); else throw new resulttype2( ); לא רצוי בג'אווה בגלל שמנגנון החריגים יקר מאוד חריגים לא נועדו לשמש כעוד מנגנון בקרה 40

41 חריגים גרועים מפתחים משתמשים בחריגים לעוד מטרות, פחות מוצדקות השימוש הגרוע ביותר הוא על מנת לחסוך שאילתה זולה דוגמה: ספריית הקלט/פלט של ג'אווה תומכת במספר קידודים )encodings( עבור קבצי טקסט, אבל לגרסאות שונות של הספרייה מותר לתמוך במבחר קידודים שונה אין דרך לשאול האם קידוד נתמך או לא אבל אם מנסים להשתמש בקידוד לא נתמך, השירות מודיע על חריג java.io.unsupportedencodingexception עדיף היה לברר האם קידוד נתמך בעזרת שאילתה שאלה: האם EOFException עדיפה שאילתה? מוצדק? )סוף קובץ(. אולי 41

42 תנאי צד או תנאי קדם? כאשר הפכנו את תנאי הקדם של withdraw הצורה שבה משתמשים בשרות במקום שלקוח טיפוסי יראה כך: להיות תנאי צד, השפענו על if (acc.balance() >= amount) acc.withdraw(amount); else // tell the user that she can't withdraw השירות withdraw בודק את התנאי בעצמו ומודיע על חריג אם הפעולה אסורה, ואז לקוח טיפוסי יראה כך: try { acc.withdraw(amount); catch (OverdraftException e) { // tell the user that she can't withdraw 42

43 לכאורה אין הבדל גדול השימוש בחריג נראה יותר "חסין", מכיוון שהוא דורש פחות מהלקוח והספק מבטיח יותר )בפרט מבטיח לבדוק תקינות( אבל בשימושים אחרים במחלקה, הבדל לטובת השימוש בשאילתה יותר מורכבים, יש 43

44 אולי גם שאילתה וגם חריג? אפשרי, אבל לא יעיל ומעיק גם כאשר הלקוח יודע בוודאות שהספק יכול לבצע את השירות )בדק את היתרה בעצמו(, הוא חייב לעטוף את הקריאה לספק בפסוק try-catch ניתן להימנע מכך ע"י הגדרת החריג כ RuntimeException בנוסף לסרבול, הספק תמיד בודק תקינות, אין בכך צורך גם כאשר בוודאות שימוש בשאילתה מסורבל בערך כמו חריג, מאפשר להימנע מהבדיקה כשלא צריך אותה, ומונע את הצורך לנסות לבצע את הפעולה על מנת לדעת אם תצליח 44

45 עצם סטאטוס במקום חריג אפשר להחליף חריג בעצם סטאטוס שדרכו הספק ידווח על כישלון, למשל Matrix a = ; Vector b = ; Vector x; SolveStatus s = new SolveStatus(); x = a.solve(b, s); if (s.succeeded()) { else if (s.closetosingular ()) { פחות יעיל במקרה של הצלחה; יותר יעיל במקרה כשלון 45

46 פקודה ושתי שאילתות במקום חריג אפשר להחליף חריג בשתי שאילתות, לבדוק אם הפעולה הצליחה, ואם כן לקבל את התוצאה, למשל Matrix a = ; Vector b = ; Vector x; a.try_to_solve(b); if (a.succeeded()) x = a.solution() else... 46

47 גישה לטיפול במקרים לא נורמליים שלוש גישות לטיפול במקרים בהם ההתנהגות שונה מהרגיל, כאשר לקוח מבקש שרות מספק, ולא ניתן לספקו: טיפול א-פריורי: הלקוח בודק בעזרת שאילתת ספק את תנאי הקדם )או שאינו בודק, אם בטוח שהתנאי חייב להתקיים(. אם התנאי לא מתקיים, הלקוח לא מבקש שרות. טיפול א-פוסטריורי: אם בדיקת התנאי יקרה או בלתי מעשית או אם לספק תנאי צד מסובך - הלקוח מבקש מהספק לנסות לתת את השרות, ומברר אם השרות הסתיים בהצלחה, בעזרת שרותי הספק. שימוש בחריגים אם שתי הגישות האלה לא מתאימות ארוע לא רגיל גורם לחריג חומרה או מערכת הפעלה(. )למשל אם 47

48 ירושה וחריגים בג'אווה פסוק throws )ליתר דיוק להעדרו( הוא חלק מחוזה. שרות שמממש שרות מופשט )ממחלקה מופשטת שירש, או ממנשק שהוא מממש( או שדורס שרות שירש, רשאי לכלול פסוק throws עבור חריג נבדק, E רק אם השרות אותו הוא יורש כולל פסוק כזה עבור E או עבור מחלקה כללית יותר מ E. אחרת הקומפיילר יוציא הודעת שגיאה. אבל מותר לשרות היורש לא לכלול פסוק throws עבור חריג נבדק E שהיה פסוק כזה עבורו בשרות המוריש. במקרה זה החוזה במחלקה היורשת חזק יותר: היא מבטיחה שהשרות לא יזרוק את, E למרות שהחוזה שירשה מרשה זאת כשמתכננים מנשק יש לכלול פסוקי throws לפי הצורך 48

49 כלל אצבע למתודה דורסת )או מממשת( מותר לזרוק: אף חריג חריגים שזרקה המתודה הנדרסת חריגים היורשים מחריגים שזרקה המתודה הנדרסת למתודה דורסת )או מממשת( אסור לזרוק: חריגים שלא זרקה המתודה הנדרסת חריגים המהווים מחלקות בסיס לחריגים שזרקה המתודה הנדרסת 49

50 חריגים וירושה - דוגמא public class TestA { public void methoda() throws IOException { // do some file manipulation public class TestB1 extends TestA { public void methoda() throws EOFException { // do some file manipulation // OK public class TestB2 extends TestA { public void methoda() throws Exception { // do some file manipulation // WRONG 50

51 ריבוי בלוקי catch וירושה אם יש כמה פסוקי catch מתאימים יתבצע הבלוק המתאים הראשון )לא בהכרח המתאים ביותר!( void readdata() throws SQLException, IOException { void test(){ try { readdata(); Excuted on SQLException catch(sqlexception e){ catch(ioexception e) { Excuted on IOException 51

52 ריבוי בלוקי catch וירושה void readdata() throws SQLException, EOFException { void test(){ try { readdata(); Thread.sleep(100); Throws InterruptedException catch(sqlexception e){ catch(ioexception e) { Excuted on SQLException Reminder: EOFException extends IOException Excuted on EOFException catch(throwable e) { Java בשפת תוכנה Executed 1 on InterruptedException, NullPointerException 52

53 טענות )assertions( assert <boolean_expression> ; assert <boolean_expression> : <detail_expression> ; תחביר: אם הביטוי boolean_expression משתערך ל false התוכנית זורקת AssertionError הביטוי detail_expression הופך למחרוזת לתיאור מהות השגיאה 53

54 דוגמאות שימוש טענות מבטאות הנחות שיש למתכנת על הלוגיקה הפנימית בקטע קוד מסוים דוגמאות שמורה פנימית invariant( )implementation שמורת מבני בקרה invariant( )control flow שמורת מחלקה ותנאי אחר condition( )post 54

55 שמורה פנימית if (x > 0) { // do this else { // do that אבל אם ידוע ש אינו יכול להיות שלילי, עדיף: if (x > 0) { // do this else { assert ( x == 0 ); // do that, unless x is negative x 55

56 שמורת מבני בקרה switch (suit) { case Suit.CLUBS: //... break; case Suit.DIAMONDS: //... break; case Suit.HEARTS: //... break; case Suit.SPADES: //... break; default: assert false : "Unknown playing card suit"; break; 56

57 שימוש ב assert לחוזים ניתן לבצע מעקב אחרי חוזים ע"י כתיבת שרות מיוצא כך: public... method(... ) { assert(pre1) : "pre1 in words"; assert(pre2) : "pre2 in words"; assert(inv1) : "inv1 in words";... // the body of method assert(post1) : "post1 in words"; assert(post2) : "post2 in words"; assert(inv1) : "inv1 in words"; 57

58 שימוש ב assert לחוזים )המשך(.. pre2, pre1, הם פסוקים שונים של תנאי הקדם... post2, post1, הם פסוקים שונים של תנאי האחר... inv2, inv1, הם פסוקים שונים של המשתמר. זה אינו פתרון מספק: המתכנת צריך לטפל בעצמו ב $prev, לכתוב את המשתמר פעמיים בכל שרות,... תנאי קדם של בנאי צריך להיבדק לפני הכניסה לבנאי זה אינו פתרון אידיאלי. עדיף כלי שנועד לחוזים. אבל אם אין ברשותנו כלי, ניתן להשתמש חלקית במשפטי assert 58

59 כלים לתמיכה בחוזים כלי שמתרגם את החוזה שכתבנו בתוך הערות ה doc assert )או משפטים דומים(. ויוצר עבורנו משפטי הכלי צריך גם לקחת חוזה ממנשק או מחלקה ממנה ירשנו ולהוסיף את החלק המחזק/מחליש לחליפין, הכלי יבדוק שהחוזה במחלקה היורשת מחזק את תנאי הבתר ומחליש את תנאי הקדם )נראה בשיעור הבא( רצוי שהכלי יציג את החוזה ויבחין בעצמו בין החלק המיוצא של החוזה לחלק החסוי. הכלים שידועים לנו, חלקם חינם וחלקם מסחריים הם:,JMSAssert, icontract, jcontractor, Handshake, OpenJML, Jass, JPP, Jose 59

60 דוגמא נאיבית כלי אכיפה נאיבי יבצע גזירה )parsing( של משפטי החוזה מתוך הטענות, והדבקה שלהם )instrumentation( במקום המתאים לדוגמא, הקוד הבא: getvalue() == newvalue, value is updated */ public void setvalue(int newvalue) { val = newvalue; יהפוך ל: public void setvalue(int newvalue) { val = newvalue; assert(getvalue() == newvalue : value is updated ); 60

61 טענות וביצועים כברירת מחדל אכיפת הטענות אינה מאופשרת יש לאפשר זאת במפורש: > java -enableassertions MyProgram > java -ea MyProgram או ניתן לשלוט באכיפת טענות עבור מחלקה מסויימת, חבילה או היררכיית חבילות. הפרטים המלאים: 61

62 סיכום חריגים חריגים מודיעים על כשלון של ספק לקיים את תנאי האחר, למרות שהלקוח קיים את תנאי הקדם חריג הוא מוצדק כאשר לא ניתן לדרוש מהלקוח לקיים תנאי קדם שיבטיח את הצלחת השירות, או כי ללקוח אין מספיק שליטה, או כי בדיקה על ידי הלקוח יקרה מדי, או כי קשה להגדיר תנאי קדם תמציתי חריג אינו מוצדק אם הלקוח היה יכול למנוע אותו בעזרת שאילתה פשוטה חריג הוא עצם לכל דבר אבל עדיף להשתמש בו רק כאיתות טיפול בחריג בלקוח: שחזור המשתמר והודעה ללקוח שלו על חריג )אולי אחר( או ביצוע המשימה שלו בדרך אחרת 62