Ошибки времени выполнения java

Error is an illegal operation performed by the user which results in the abnormal working of the program. Programming errors often remain undetected until the program is compiled or executed. Some of the errors inhibit the program from getting compiled or executed. Thus errors should be removed before compiling and executing. 

The most common errors can be broadly classified as follows:

1. Run Time Error: 

Run Time errors occur or we can say, are detected during the execution of the program. Sometimes these are discovered when the user enters an invalid data or data which is not relevant. Runtime errors occur when a program does not contain any syntax errors but asks the computer to do something that the computer is unable to reliably do. During compilation, the compiler has no technique to detect these kinds of errors. It is the JVM (Java Virtual Machine) that detects it while the program is running. To handle the error during the run time we can put our error code inside the try block and catch the error inside the catch block. 

For example: if the user inputs a data of string format when the computer is expecting an integer, there will be a runtime error. Example 1: Runtime Error caused by dividing by zero 

Runtime Error in java code:

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at DivByZero.main(File.java:14)

Example 2: Runtime Error caused by Assigning/Retrieving Value from an array using an index which is greater than the size of the array 

RunTime Error in java code:

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 9
    at RTErrorDemo.main(File.java:10)

2. Compile Time Error: 

Compile Time Errors are those errors which prevent the code from running because of an incorrect syntax such as a missing semicolon at the end of a statement or a missing bracket, class not found, etc. These errors are detected by the java compiler and an error message is displayed on the screen while compiling. Compile Time Errors are sometimes also referred to as Syntax errors. These kind of errors are easy to spot and rectify because the java compiler finds them for you. The compiler will tell you which piece of code in the program got in trouble and its best guess as to what you did wrong. Usually, the compiler indicates the exact line where the error is, or sometimes the line just before it, however, if the problem is with incorrectly nested braces, the actual error may be at the beginning of the block. In effect, syntax errors represent grammatical errors in the use of the programming language. 

Example 1: Misspelled variable name or method names 

Compilation Error in java code:

prog.java:14: error: cannot find symbol
            + sum);
              ^
  symbol:   variable sum
  location: class MisspelledVar
1 error

Example 2: Missing semicolons 

Compilation Error in java code:

prog.java:8: error: ';' expected
        System.out.println("Welcome to " + s)
                                             ^
1 error

Example: Missing parenthesis, square brackets, or curly braces 

Compilation Error in java code:

prog.java:10: error: ')' expected
        for (i = 1; i <= 5; i++ {
                               ^
1 error

Example: Incorrect format of selection statements or loops 

Compilation Error in java code:

prog.java:12: error: not a statement
        for (i = 1, i <= 10; i++) {
                      ^
prog.java:12: error: ';' expected
        for (i = 1, i <= 10; i++) {
                                ^
2 errors

Logical Error: A logic error is when your program compiles and executes, but does the wrong thing or returns an incorrect result or no output when it should be returning an output. These errors are detected neither by the compiler nor by JVM. The Java system has no idea what your program is supposed to do, so it provides no additional information to help you find the error. Logical errors are also called Semantic Errors. These errors are caused due to an incorrect idea or concept used by a programmer while coding. Syntax errors are grammatical errors whereas, logical errors are errors arising out of an incorrect meaning. For example, if a programmer accidentally adds two variables when he or she meant to divide them, the program will give no error and will execute successfully but with an incorrect result. 

Example: Accidentally using an incorrect operator on the variables to perform an operation (Using ‘/’ operator to get the modulus instead using ‘%’) 

Reversed number is 7870

Example: Displaying the wrong message 

Finding the largest number 

8 is the smallest Number

Syntax Error:

Syntax and Logical errors are faced by Programmers.

Spelling or grammatical mistakes are syntax errors, for example, using an uninitialized variable, using an undefined variable, etc., missing a semicolon, etc.

int x, y;
x = 10 // missing semicolon (;)
z = x + y; // z is undefined, y in uninitialized.

Syntax errors can be removed with the help of the compiler.

Error is an illegal operation performed by the user which results in the abnormal working of the program. Programming errors often remain undetected until the program is compiled or executed. Some of the errors inhibit the program from getting compiled or executed. Thus errors should be removed before compiling and executing. 

The most common errors can be broadly classified as follows:

1. Run Time Error: 

Run Time errors occur or we can say, are detected during the execution of the program. Sometimes these are discovered when the user enters an invalid data or data which is not relevant. Runtime errors occur when a program does not contain any syntax errors but asks the computer to do something that the computer is unable to reliably do. During compilation, the compiler has no technique to detect these kinds of errors. It is the JVM (Java Virtual Machine) that detects it while the program is running. To handle the error during the run time we can put our error code inside the try block and catch the error inside the catch block. 

For example: if the user inputs a data of string format when the computer is expecting an integer, there will be a runtime error. Example 1: Runtime Error caused by dividing by zero 

Runtime Error in java code:

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at DivByZero.main(File.java:14)

Example 2: Runtime Error caused by Assigning/Retrieving Value from an array using an index which is greater than the size of the array 

RunTime Error in java code:

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 9
    at RTErrorDemo.main(File.java:10)

2. Compile Time Error: 

Compile Time Errors are those errors which prevent the code from running because of an incorrect syntax such as a missing semicolon at the end of a statement or a missing bracket, class not found, etc. These errors are detected by the java compiler and an error message is displayed on the screen while compiling. Compile Time Errors are sometimes also referred to as Syntax errors. These kind of errors are easy to spot and rectify because the java compiler finds them for you. The compiler will tell you which piece of code in the program got in trouble and its best guess as to what you did wrong. Usually, the compiler indicates the exact line where the error is, or sometimes the line just before it, however, if the problem is with incorrectly nested braces, the actual error may be at the beginning of the block. In effect, syntax errors represent grammatical errors in the use of the programming language. 

Example 1: Misspelled variable name or method names 

Compilation Error in java code:

prog.java:14: error: cannot find symbol
            + sum);
              ^
  symbol:   variable sum
  location: class MisspelledVar
1 error

Example 2: Missing semicolons 

Compilation Error in java code:

prog.java:8: error: ';' expected
        System.out.println("Welcome to " + s)
                                             ^
1 error

Example: Missing parenthesis, square brackets, or curly braces 

Compilation Error in java code:

prog.java:10: error: ')' expected
        for (i = 1; i <= 5; i++ {
                               ^
1 error

Example: Incorrect format of selection statements or loops 

Compilation Error in java code:

prog.java:12: error: not a statement
        for (i = 1, i <= 10; i++) {
                      ^
prog.java:12: error: ';' expected
        for (i = 1, i <= 10; i++) {
                                ^
2 errors

Logical Error: A logic error is when your program compiles and executes, but does the wrong thing or returns an incorrect result or no output when it should be returning an output. These errors are detected neither by the compiler nor by JVM. The Java system has no idea what your program is supposed to do, so it provides no additional information to help you find the error. Logical errors are also called Semantic Errors. These errors are caused due to an incorrect idea or concept used by a programmer while coding. Syntax errors are grammatical errors whereas, logical errors are errors arising out of an incorrect meaning. For example, if a programmer accidentally adds two variables when he or she meant to divide them, the program will give no error and will execute successfully but with an incorrect result. 

Example: Accidentally using an incorrect operator on the variables to perform an operation (Using ‘/’ operator to get the modulus instead using ‘%’) 

Reversed number is 7870

Example: Displaying the wrong message 

Finding the largest number 

8 is the smallest Number

Syntax Error:

Syntax and Logical errors are faced by Programmers.

Spelling or grammatical mistakes are syntax errors, for example, using an uninitialized variable, using an undefined variable, etc., missing a semicolon, etc.

int x, y;
x = 10 // missing semicolon (;)
z = x + y; // z is undefined, y in uninitialized.

Syntax errors can be removed with the help of the compiler.

1. Чтобы различать ошибки времени компиляции и ошибки времени выполнения, вы должны сначала понять, что такое компиляция? Что работает?
Сначала взгляните на эту картинку:

Период компиляции — это процесс передачи исходного кода Java, который мы написали компилятору для выполнения.переводРоль этого процесса в основномПроверьте синтаксис исходного кода Java, Если нет синтаксических ошибок, скомпилируйте исходный код в файл байт-кода (т.е. файл класса)
Среда выполнения — это процесс загрузки файла байт-кода (файла .class) в память и передачи его на виртуальную машину Java до конца выполнения программы.Проверьте логические ошибки программыЕсли логической ошибки нет, функция программы реализуется и результат выводится.
2. Различия в распределении памяти между компиляцией и временем выполнения。
time Время компиляции — только для генерации некоторой оперативной памяти управляющей программы в файле байт-кода программы.инструкцияПростоKnowРазмер выделения памяти и место хранения,Нет конкретной операции выделения。
② Время выполнения — это памятьРеальное распределениеОпределите память, выделенную программойразмерИ эти переменные должны храниться в памятирасположение。
3. При разработке java-проекта в Eclipse, как отличить ошибку компиляции от ошибки времени выполнения?
errors Ошибки компиляции обычно относятся к синтаксическим ошибкам или очевидным логическим ошибкам.
Например: отсутствие точки с запятой, меньше скобок, неправильное написание ключевых слов и т. д., часто рисуют красные линии в затмении.
error Ошибка операции — это логическая ошибка, сгенерированная после запуска на основе ошибки компиляции.
Например: исключение нулевого указателя, делитель 0, доступ за пределы допустимого и т. д., как правило, вызывает исключение.
4. Примеры
Следующая программа, отредактируйте и запустите, результат ()

public class Test{
           public void main(String[] args){
                      System.out.println("Hello world");
                      }
              }

Результат:Компилировать без ошибок, новремя выполненияПроизошло исключение.

Что такое исключение в Java (Java Exception)?

Исключение – это нежелательная ситуация, которая возникает во время выполнения программы и нарушает нормальный ход ее работы.

Такая ситуация может возникнуть, например, при попытке чтения из несуществующего файла, делении на ноль, сбое устройства и так далее. Исключение можно перехватить, чтобы принять соответствующие меры.

Приведем пример кода, в котором возникает исключение.

class ExceptionTest{ 
    // Метод принимает два целых числа
    // и возвращает результат деления
    // первого на второе
    static float divide(int x, int y){
        float result = x / y;
        return result;
    }

    public static void main(String args[]){
        // Эта строка будет выполнена
        System.out.println(divide(4, 2));
        // Эта тоже
        System.out.println(divide(0, 2));
        // Эта выбросит исключение
        System.out.println(divide(4, 0));
    }
}

Если его запустить, получим следующий вывод:

2.0
0.0
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
        at ExceptionTest.divide(ExceptionTest.java:6)
        at ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:16)

Выводятся два результата деления и сообщение об исключении. В этом сообщении указана следующая информация:

• тип исключения (ArithmeticException);
• какое именно исключение возникло (деление на ноль);
• стек выполнения: методы и строки, в которых возникло исключение.

Операторы try, catch, finally, throw, throws: обработка исключений и примеры использования

Для перехвата исключительных ситуаций создается объект исключения, который передается среде выполнения. Он содержит информацию об ошибке, в том числе ее тип и состояние программы на момент возникновения ошибки. Создание объекта исключения и его передача среде выполнения называется выбрасыванием исключительной ситуации.

try-catch

Для перехвата исключения используется конструкция try–catch. Код, который нужно проверить на исключение, заключается в блок try, а код, обрабатывающий исключение – в блок catch.

Добавим эти блоки в приведенный выше блок кода и дополним его парой переменных для наглядности.

class ExceptionTest{  
    // Метод принимает два целых числа
    // и возвращает результат деления
    // первого на второе
    static float divide(int x, int y){
        float result = x / y;
        return result;
    }

    public static void main(String args[]){
        int x = 4;
        int y = 2;
        try {
            // Эта строка будет выполнена
            System.out.println(divide(x, y));

            x = 0;
            // Эта тоже
            System.out.println(divide(x, y));

            x = 4;
            y = 0;
            // Эта выбросит исключение
            System.out.println(divide(x, y));
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("Ошибка при делении " + x + " на " + y);
        }
    }
}

Получим более удобочитаемый вывод:

2.0
0.0
Ошибка при делении 4 на 0

finally

Блок finally выполняется после try-catch, независимо от того, возникло ли исключение. Это необязательный блок, но если нет блока catch, то блок finally необходим.

В этом блоке можно, например, закрыть файл, открытый в блоке try, как в приведенном ниже коде.

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class FinallyTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileWriter writer = null;
        try {
            writer = new FileWriter("out.txt");
            writer.write("Writing to the file!");
            System.out.println("Файл записан успешно.");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Ошибка записи в файл.");
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if ( writer != null ){
                try{
                  writer.close();
                } catch (IOException e) {
                  System. out.println("Ошибка закрытия файла.");
                  e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

throw

В некоторых случаях требуется выбросить исключение самостоятельно. Это делается при помощи ключевого слова throw.

В данном примере метод PrintMe выбрасывает исключение, если его аргумент равен null.

import java.util.LinkedList;

public class ThrowTest
{
  public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> fruits = new LinkedList<String>();
        fruits.add("apple");
        fruits.add("banana");
        fruits.add("orange");
        fruits.add("mango");

        // Печатает список
        ThrowTest.PrintMe(fruits);

        // Выбрасывает исключение
        ThrowTest.PrintMe(null);
  }

    public static void PrintMe(LinkedList<String> fruits){
        if (fruits == null){
            throw new NullPointerException("Аргумент не инициализирован");
        }
        System.out.println(fruits);
    }
}

throws

Ключевое слово throws используется, чтобы в сигнатуре метода указать, что он выбрасывает исключение. Его можно использовать, чтобы передавать исключения по стеку вызовов и указать, что эти исключения не обязательно должны обрабатываться в методе, в котором они объявлены.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class ThrowsTest{
    public static void readFromFile() throws IOException {
        // Указываем несуществующий файл, чтобы проверить работу исключения
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("out.txt"))) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line + "n");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
    try {
            readFromFile();
        } catch (IOException ioe) {
            System.out.println("Файл не найден");
        }
    }
}

Иерархия исключений Java

Исключения в Java делятся на две основные категории: встроенные и пользовательские.

Встроенные исключения

Встроенные исключения – это исключения, которые заранее определены в Java.

Когда возникает встроенное исключение, виртуальная машина Java (JVM) создает объект, принадлежащий классу встроенного исключения. Все исключения происходят от класса java.lang.Throwable, но они определены в нескольких пакетах.

Класс Throwable происходит непосредственно об класса Object и является корневым классом дерева классов исключений. От него происходят два подкласса: Error и Exception. Ошибки и исключения, которые встречаются в программах на Java, являются объектами этих классов.

С использованием класса Throwable можно создавать собственные исключения.

Класс Error является надклассом для всех классов ошибок времени выполнения. Он завершает выполнение программы, если происходит ошибка, связанная с системой или ресурсами (JVM).

Ошибки обычно представляют собой необычную проблему, после которой сложно произвести восстановление. Они происходят не по вине программиста, а из-за ненадлежащей работы системы или выделения ресурсов.

Примеры ошибок: AssertionError, LinkageError, OutOfMmeoryError, StackOverFlowError, VirtualMachineError.

Класс Exception представляет ошибки, вызванные программой или внешними факторами. Это надкласс для все классов исключений.

Для этого класса существует два конструктора:

• public Exception() (по умолчанию)
• public Exception(String message) (принимает строковое сообщение как аргумент)

Эти конструкторы наследуются всеми подклассами исключений. Сам по себе класс Exception не предоставляет собственных методов. Он наследует методы класса Throwable.

Встроенные исключения делятся на две группы: проверяемые (checked) и непроверяемые (unchecked).

Проверяемые исключения в Java

Проверяемые исключения проверяются компилятором Java во время компиляции и не являются подклассами RuntimeException (исключения времени выполнения).

Если метод выбрасывает проверяемое исключение, то это исключение необходимо обработать либо в этом же методе, либо передать вызывающему методу.

Проверяемые исключения обрабатываются либо в блоке try-catch, либо в объявлении метода с ключевым словом throws. Если исключение не обработано, происходит ошибка компиляции.

Проверяемыми исключениями являются все исключения, кроме RuntimeException, Error и их подклассов.

Примеры проверяемых исключений: ClassNotFoundException, IOException, SQLException, IllegalAccessException, FileNotFoundException.

Непроверяемые исключения (исключения времени выполнения) в Java

Непроверяемые исключения в Java – это исключения, которые проверяются JVM, а не компилятором Java. Они возникают во время выполнения программы.

Все подклассы RuntimeException называются непроверяемыми исключениями или исключениями времени выполнения в Java.

Можно написать программу на Java и скомпилировать ее, но мы не увидим непроверяемых исключений и ошибок, пока не запустим эту программу.

Компилятор Java не проверяет исключения времени выполнения во время компиляции, независимо от того, обрабатывает ли их программа.

Если в методе возникает исключение времени выполнения, а программист не обрабатывает его, JVM прекращает выполнение программы, не выполняя остаток кода.

Примеры непроверяемых исключений: ArithmeticException, ArrayIndexOutOfBoundsException, ClassCastException, NegativeArraySizeException, NullPointerException.

В Java определено множество встроенных исключений. Ниже приведены описания некоторых из них.

Пользовательские исключения

Пользовательские исключения создаются пользователями или программистами в соответствии с их собственными потребностями. Они создаются путем расширения класса Exception.

Примером пользовательского исключения может служить исключение, выбрасываемое, если пользователь пытается открыть банковский счет, но не достиг возраста 18 лет. В таком случае может быть выдано сообщение о том, что требуется открыть счет с кем-то из родителей. 

Чтобы использовать пользовательское исключение, нужно выполнить следующие действия.

• Определить класс, расширяющий класс Exception.
• Определить конструктор. Если не требуется хранить сведения об исключении, определяется конструктор по умолчанию. Если требуется сохранить сведения об исключении в виде строки, определяется конструктор с параметром.
• Создать объект пользовательского исключения и выбросить его с помощью ключевого слова throw.

Пример исключения с конструктором по умолчанию:

class MyException extends Exception{
    // Конструктор по умолчанию
    MyException(){}
}

class Main{
    public static void main(String[] args){
        try{
            MyException e = new MyException();
            throw e;
        }
        catch(MyException ex){
             System.out.println("Перехвачено пользовательское исключение"); 
        }
    }
}

Этот код выведет следующий текст: “Перехвачено пользовательское исключение”.

Пример исключения с параметром в конструкторе:

class MyException extends Exception{
    MyException(String msg){
        super(msg);
    }
}

class Main{
    public static void main(String[] args){
        try{
            MyException e = new MyException("Перехвачено пользовательское исключение с информацией");
            throw e;
        }
        catch(MyException ex){
             System.out.println(ex.getMessage()); 
        }
    }
}

Вывод будет таким:   “Перехвачено пользовательское исключение с информацией”

Заключение

Исключения в Java позволяют указать пути обхода проблем и исправления их последствий. С их помощью можно поместить логику обработки исключительных ситуаций в отдельные блоки кода (catch), оставив основную логику в блоке try, а логику завершающих действий по обработке исключения – в блоке finally. Исключения могут быть обработаны в методах, где они возникают, или переданы далее с помощью ключевых throw и throws.

Java предоставляет обширный набор встроенных исключений, а также дает программисту гибкость, позволяя создавать собственные исключения в соответствии с потребностями приложения.