Lezione 8 Eccezioni e Thread

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1 Lezione 8 Eccezioni e Thread Vittorio Corso di Programmazione Distribuita Laurea di I livello in Informatica Università degli Studi di Salerno Organizzazione della lezione Le eccezioni motivazioni come si creano come si lanciano come si catturano I thread motivazioni stati e transizioni priorità e gruppi Esercizi 2 A.A Università di Salerno 1

2 Il Mondo reale In un mondo perfetto: Gli errori non capitano mai Invece i file da aprire non ci sono il nome di un utente risulta digitato scorrettamente etc. etc Un linguaggio di programmazione che si rispetti dovrebbe offrire strumenti per facilitare la gestione degli errori da parte del programmatore 3 Il tipo di problemi da considerare Errori di input dell utente: digitazione di una URL scorretta sintatticamente, che la parte del programma che usa la rete cerca di utilizzare Errore dei dispositivi: stampante spenta o con carta terminata pagina HTML non disponibile ( sei collegato alla rete? ) Restrizioni fisiche: disk full Errori di codice pop da stack vuoti, divisione per zero 4 A.A Università di Salerno 2

3 Il meccanismo delle eccezioni Quando una condizione eccezionale avviene ( eccezione ) il metodo crea un oggetto eccezione e lo affida (per la gestione) al sistema run-time L oggetto contiene varie informazioni su il tipo di eccezione dove è capitata etc. Il sistema run-time cerca qualcuno (gestore delle eccezioni) che sia in grado di trattare la eccezione altrimenti il programma termina 5 Propagazione delle eccezioni Le eccezioni si propagano attraverso blocchi di metodi Java passando al metodo chiamante (sullo stack) e così via, fino a che: viene catturata e gestita oppure viene gestita dalla JVM che: stampa un messaggio di errore stampa le chiamate di metodi sullo stack (stack trace) esce 6 A.A Università di Salerno 3

4 Le eccezioni in Java Eccezione: oggetto che indica condizioni eccezionali (errori) avvenuti nel programma Una eccezione viene: "lanciata" (throw) quando si segnala l'errore "colta" (catch) (o catturata) quando viene trattata Permette di gestire gli errori: con semplicità con efficienza in maniera strutturata/strutturale 7 I vantaggi di questo meccanismo Separare il codice per la gestione degli errori dal codice normale I tipi di errore possono essere creati e raggruppati creando una gerarchia Gli errori possono essere trattati in locazioni specifiche: senza dover disperdere la gestione degli errori in tutto il codice 8 A.A Università di Salerno 4

5 Le eccezioni sono oggetti Istanza di una sottoclasse di java.lang.throwable Error : condizioni della macchina virtuale (esaurimento di risorse interne, etc.) non recuperabili e (di norma) da non cogliere Exception :condizioni recuperabili del programma Eccezioni incontrollate (specifiche del linguaggio) Eccezioni controllate (specifiche di applicazione) 9 La classe Exception Le condizioni recuperabili in RuntimeException si trovano problemi come: cast difettoso, accesso ad array fuori dai limiti, uso ed accesso di un puntatore nullo, etc. tutti i problemi causati dal programmatore! in Exception si trovano problemi come: lettura dopo la fine di un file, apertura di un URL sintatticamente errato, oggetto Class per cui la stringa non indica una classe esistente, etc. tutti i problemi causati dall utente/dall ambiente 10 A.A Università di Salerno 5

6 Informazioni sulle eccezioni Le eccezioni (come oggetti) hanno dati e metodi che possono essere usati. Esempi: Throwable ha un messaggio String assegnabile dal costruttore InterruptedIOException contiene un intero bytestransferred che indica quanto I/O è stato compiuto 11 Metodi che lanciano eccezioni Nella dichiarazione di un metodo si dichiara i modificatori di accesso del metodo il tipo di metodo (static, abstract, etc.) il tipo del parametro restituito il tipo ed il nome dei parametri formali il tipo di eccezioni che quel metodo può generare Questo permette/obbliga chi usa il metodo a fare il catch della eccezione public void read_file() throws IOException {.. 12 A.A Università di Salerno 6

7 Cosa si deve dichiarare come eccezione In generale non si devono dichiarare tutte le eccezioni Throwable Quattro possibili situazioni: il metodo chiama un metodo che può lanciare una eccezione controllata il metodo può lanciare (generare) una eccezione controllata errore di programmazione (indice di array etc.) errore interno della JVM Ovviamente, si devono dichiarare le eccezioni dei primi due casi: per gli altri due, meglio cercare di risolvere i problemi! 13 Come lanciare una eccezione Una situazione che può capitare in read_file() si sta leggendo un file che dovrebbe essere di 1024 byte ma dopo 657 byte il file termina In questo caso, esiste una eccezione EOFException (derivata da IOException) che segnala proprio queste condizioni In questo caso il metodo deve dichiarare: public void read_file() throws EOFException {.. 14 A.A Università di Salerno 7

8 Il metodo read_file public void read_file() throws EOFException {.. //. legge il file while ( ) { if (ch == -1 && n < filelength) // incontro EOF inattesa { EOFException e = new EOFException(); throw e; Supponiamo che n sia il numero di caratteri letti filelength è la lunghezza del file Se si verifica la condizione di eccezione costruisco un oggetto della classe EOFException e lo lancio 15 Creazione di classi di eccezioni E possibile creare delle eccezioni specializzate per la applicazione Basta derivarle da Exception (o da una sua sottoclasse) Di solito: si assegna alla eccezione un messaggio esplicativo lo si passa al costruttore della superclasse si usa il metodo getmessage() di Throwable per poter accedere alla stringa esplicativa 16 A.A Università di Salerno 8

9 Una eccezione FileFormatException class FileFormatException extends IOException { public FileFormatException () { super(); public FileFormatException (String s) { super (s); if ( ) throw new FileFormatException( Formato errato nel file dati ); Costruttori senza argomenti con una stringa di commento che viene passata al costruttore della superclasse Un esempio di uso 17 Gestione delle eccezioni: propagazione Se un metodo usa un altro metodo che può lanciare una eccezione, ci sono solo due possibilità può trattarla può propagarla Il compilatore controlla la correttezza del trattamento delle eccezioni Se si propaga, il metodo va scritto con throws public void gestionefiledati() throws EOFException {.. //. legge il file read_file(); 18 A.A Università di Salerno 9

10 Gestione delle eccezioni: cattura (catch) Java fornisce un meccanismo per: racchiudere un intero blocco di codice al cui interno vengono intercettate le eccezioni e fornire (per ogni eccezione) colta le modalità di gestione try {. catch (.. ) { fornire un blocco di istruzioni che viene comunque eseguito (con o senza eccezioni) try {. catch (.. ) { finally { 19 Un esempio di cattura delle eccezioni public void gestionefiledati() {.. try { //. legge il file read_file(); catch (EOFException e) { // codice per trattare l'oggetto e catch (FileFormatException e) { // codice per trattare l'oggetto e finally { // comunque prima di uscire rilascia // risorse accedute..... L uso del metodo read_file() in un blocco try Vengono intercettate e gestite le eccezioni Possibile specificare la cattura in maniera diversificata 20 A.A Università di Salerno 10

11 Uso di finally e delle catch Tre possibilità il codice non lancia alcuna eccezione viene eseguito il blocco try, il blocco finally e poi continua il codice lancia una eccezione che viene catturata viene eseguito il blocco try (fino al lancio della eccezione) poi il blocco catch corrispondente, poi il blocco finally e poi continua il codice lancia una eccezione che non viene catturata viene eseguito il blocco try (fino al lancio della eccezione) poi il blocco finally e poi la eccezione viene lanciata al metodo chiamante 21 L'uscita da un blocco try..catch La parte finally dello statement viene eseguita: normalmente al termine del blocco try con eccezioni colte e trattate da catch con eccezioni non colte e trattate ma propagate a causa di un break, continue o return attenzione! prima di un return viene eseguita la finally Di grande utilità per "ripulire" Concentra in una posizione tutte le operazioni si può usare anche senza catch 22 A.A Università di Salerno 11

12 Organizzazione della lezione Le eccezioni motivazioni come si creano come si lanciano come si catturano I thread motivazioni stati e transizioni priorità e gruppi Esercizi 23 I thread Java è un linguaggio multithreaded Classe java.lang.thread i thread sono oggetti con un nome, un gruppo, una priorità, un tipo, uno stato derivati da Thread oppure si usa la interface Runnable ed in questo caso l oggetto va passato al costruttore di Thread Si può lanciare un thread t (eseguire t.start() che esegue il suo metodo run) mettere in sleep (per un certo tempo) sospendere / resume 24 A.A Università di Salerno 12

13 Un esempio di Thread (1) package runners; class Conta implements Runnable { public Conta (String nom, int lim, int sleep){ limite = lim; nome = nom; sleeptime = sleep; public void run () { for (int i=0;i<limite; i++) { try {Thread.sleep(sleeptime); catch (Exception ex) { System.out.println (nome+":"+i+"."); private int limite; private String nome; private int sleeptime; Conta fino a lim fermandosi sleeptime ms Costruttore Metodo run chiamata a Thread.sleep necessario fare il catch 25 Un esempio di Thread (2) package runners; public class Runner { public static void main (String args[]) { Thread t1=new Thread (new Conta("1",5,300)); Thread t2=new Thread (new Conta("2",5,100)); t1.start(); t2.start(); Istanzio due thread e li lancio $ java runners.runner 2:0 2:1 1:0 2: :1 2:4 1:2 1:3 1:4 26 A.A Università di Salerno 13

14 Il problema dell accesso concorrente E possibile rendere synchronized metodi o oggetti (risorse): viene assicurato che solamente un thread starà eseguendo quella porzione di codice in un dato momento. Per i metodi: Per gli oggetti (risorse): synchronized metodo (, ) synchronized (x) { 27 Gli stati di un thread Un thread si può trovare in uno di 4 stati new: appena creato: il programma non è stato eseguito ancora runnable: quando si invoca il metodo start() il thread è eseguibile in effetti la sua esecuzione dipende da JVM e dal S.O. blocked: quando viene chiamato il suo metodo sleep(), sta facendo I/O bloccante, chiama il metodo wait() dead: quando viene chiamato il metodo stop(), o si verifica una eccezione non catturata 28 A.A Università di Salerno 14

15 Le transizioni possibili di un Thread new start runnable stop dead sleep suspend resume wait notify blocked blocking I/O I/O completed 29 Priorità dei thread Ogni thread ha una priorità assegnabile con setpriority() compresa tra MIN_PRIORITY (1) e MAX_PRIORITY (10) Quando deve essere eseguito un thread, viene eseguito quello con priorità massima (o uno tra di loro) scelta dipendente dalla implementazione della JVM Un thread al massimo valore di priorità viene eseguito fino a quando: chiama il metodo yield() cessa di essere runnable (può essere dead o blocked) un thread a priorità maggiore è runnable 30 A.A Università di Salerno 15

16 Gruppi di Thread String tname= gruppo : ThreadGroup g = new ThreadGroup(tName);.. Thread t = new Thread (g, Tizio ); String sname= sottogruppo : ThreadGroup s = new ThreadGroup(g, sname); Thread u = new Thread (g, Caio ); if (g.activecount() == 0). g.interrupt();.. s.interrupt(); Per categorizzare un pool di thread Crea un gruppo Aggiunta di un thread Tizio Crea un sottogruppo di g Aggiunta di un thread Caio al sottogruppo Conta i thread nel gruppo compresi i sottogruppi Interrompi tutti i thread solo quelli di s 31 Organizzazione della lezione Le eccezioni motivazioni come si creano come si lanciano come si catturano I thread motivazioni stati e transizioni priorità e gruppi Esercizi 32 A.A Università di Salerno 16

17 Un esercizio Scrivere un programma che gestisca un insieme di studenti. Per ogni studente si deve poter memorizzare: Cognome e Nome Matricola Corso di Laurea Facoltà Lista degli esami sostenuti: nome dell esame data voto 33 Alcuni suggerimenti (1) Strutturare con cura la gerarchia delle classi: usare una classe Studente per i dati relativi al singolo studente usare una classe StudenteTest per implementare la gestione di questo insieme di studenti usare una classe Esame per gli esami Adottare i principi della programmazione OO astrazione, modularità incapsulamento dei dati: prevedete metodi per la modifica di campi private 34 A.A Università di Salerno 17

18 Alcuni suggerimenti (2) Curate, innanzitutto, nelle classi Studente e Esame: potete usare (in prima approssimazione) per StudenteTest la stessa semplice struttura di EmployeeTest (ad es. niente input) Alcune varianti per rendere più succoso l esercizio: prevedere che gli esami possano avere sia un voto sia solamente un giudizio ( idoneo ) prevedere che esami possano essere stati sostenuti in un altro Ateneo (studente trasferito) per entrambi i casi, utilizzate gli strumenti per creare una adeguata gerarchia delle classi (classi astratte, etc.) prevedere la stampa degli esami in ordine di voto e in ordine di data 35 Alcune domande Come si indica una costante in Java Come si dichiara una variabile che è un array di interi di 45 interi? Avendo dichiarato due stringhe s e q (ed assegnato loro un valore) come posso controllare la uguaglianza? Quale è la differenza tra una classe astratta ed una interface? A cosa serve la keyword static per un metodo? Come si fa a controllare che due oggetti appartengano alla stessa classe? 36 A.A Università di Salerno 18