İstisna yönetimi: try, catch, finally, throw, throws

Programın her şey yolundayken ne yaptığını yazmak kolay. İstisna yönetimi (exception handling), işler ters gittiğinde ne olacağını düzenler: kullanıcı sayı yerine harf girer, dosya yoktur, dizi sınırı aşılır. Sınavda bu konu neredeyse her zaman bir “What is printed?” izleme sorusu olarak gelir: hangi satırlar atlanır, hangi catch çalışır, finally nerede araya girer. Yanında checked istisnalarla ilgili derleme hataları ve “kendi istisna sınıfını yaz” sorusu.

Altın kurallar:

1. İstisna fırladığı an try bloğunun kalanı atlanır. Kontrol eşleşen catch’e gider.
2. Catch’ler yukarıdan aşağı denenir, ilk uyan çalışır. Uyan, istisnanın kendi tipi ya da üst sınıfıdır.
3. finally her zaman çalışır: istisna olsa da olmasa da, return olsa da.
4. Yakalanmayan istisna metodu anında bitirir ve çağırana geçer (stack unwinding).
5. Checked istisna ya yakalanır ya throws ile bildirilir. Unchecked (RuntimeException) için zorunluluk yok.

try, catch, finally

try {
    int[] arr = {1, 2, 3};
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[3]);        // istisna burada
    System.out.println("not printed"); // atlanır
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("Caught: " + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("finally");
}
System.out.println("after");

2
Caught: Index 3 out of bounds for length 3
finally
after

Kurallar:

• try tek başına duramaz: en az bir catch ya da bir finally gerekir. Yoksa 'try' without 'catch', 'finally' or resource declarations.
• Bir try’ın birden fazla catch’i olabilir; sadece biri çalışır.
• finally isteğe bağlıdır; varsa en sonda bir kez çalışır. Kaynakları kapatmak (dosya, bağlantı) için kullanılır.

Birden fazla catch ve sıra

static void trace(int k) {
    try {
        System.out.print("A");
        if (k == 1) throw new IllegalStateException();
        if (k == 2) throw new IllegalArgumentException();
        System.out.print("B");
    } catch (IllegalStateException e) {
        System.out.print("C");
    } catch (RuntimeException e) {       // üst sınıf: her RuntimeException'ı yakalar
        System.out.print("D");
    } finally {
        System.out.print("E");
    }
    System.out.println("F");
}
trace(0);
trace(1);
trace(2);

ABEF
ACEF
ADEF

Genel catch’i (Exception, RuntimeException) özel olanlardan önce yazarsan alttaki catch’e hiçbir zaman sıra gelmez ve derleyici bunu hata sayar: exception NumberFormatException has already been caught.

Multi-catch: aynı işi yapan catch’leri birleştirmek için catch (NumberFormatException | ArithmeticException e) yazılır. Listede birbirinin alt sınıfı olan tipler olamaz.

static void parse(String s) {
    try {
        int n = Integer.parseInt(s);
        System.out.println(100 / n);
    } catch (NumberFormatException | ArithmeticException e) {
        System.out.println("bad input: " + e.getClass().getSimpleName());
    }
}
parse("4"); parse("x"); parse("0");

25
bad input: NumberFormatException
bad input: ArithmeticException

finally ve return

static int f() {
    try { return 1; }
    finally { System.out.println("finally in f"); }
}
static int h() {
    int x = 10;
    try { return x; }          // dönüş değeri 10 olarak saklandı
    finally { x = 20; }        // saklanan değeri etkilemez
}
System.out.println(f());
System.out.println(h());

finally in f
1
10

TUZAK · finally içinde return. finally’ye return 2; yazarsan try’dan fırlayan istisna bile yutulur ve metot 2 döner (denemede throw new RuntimeException olan try + return 2 olan finally, sessizce 2 döndürdü). Derleyici bunu reddetmez (sadece -Xlint açıkken uyarı verir); asla böyle yazma ama sınavda görürsen cevap finally’deki değer.

İstisna hiyerarşisi: checked ve unchecked

Throwable
 ├─ Error                       (JVM sorunları: OutOfMemoryError, StackOverflowError; yakalanmaz)
 └─ Exception                   (CHECKED: derleyici kontrol eder)
     ├─ IOException
     │    └─ FileNotFoundException
     ├─ (senin extends Exception sınıfların)
     └─ RuntimeException        (UNCHECKED: derleyici karışmaz)
          ├─ ArithmeticException
          ├─ NullPointerException
          ├─ ClassCastException
          ├─ IndexOutOfBoundsException
          │    ├─ ArrayIndexOutOfBoundsException
          │    └─ StringIndexOutOfBoundsException
          └─ IllegalArgumentException
               └─ NumberFormatException

Sık görülen unchecked istisnalar ve onları üreten tek satırlar:

String s = null; s.length();          // NullPointerException
Object o = "hi"; Integer i = (Integer) o;   // ClassCastException
System.out.println(10 % 0);           // ArithmeticException: / by zero
System.out.println(10.0 / 0);         // istisna YOK: Infinity

NullPointerException
ClassCastException
ArithmeticException: / by zero
Infinity

(İlk üç satırın çıktısı, her biri try/catch içinde çalıştırılıp yakalanan istisnanın adı basılarak alındı.)

throw ve throws

• throw bir istisna fırlatır. Ardından bir nesne gelir: throw new IllegalArgumentException("amount must be positive");
• throws metodun imzasında, bu metodun hangi checked istisnaları dışarı bırakabileceğini bildirir: void withdraw(double a) throws InsufficientFundsException.

Checked bir istisnayı fırlatan ya da fırlatabilen bir metodu çağırıyorsan iki seçeneğin var: try/catch ile yakala ya da kendi imzana throws ekleyip sorumluluğu yukarı devret. İkisini de yapmazsan: unreported exception X; must be caught or declared to be thrown.

Bir de ters yönde kural var: try bloğunda hiçbir şey bir checked istisnayı fırlatamıyorsa onu yakalayamazsın: exception IOException is never thrown in body of corresponding try statement.

Stack unwinding

Bir metotta istisna olur ve orada yakalanmazsa metot o anda biter. İstisna, metodu çağıran yere “fırlatılmış” gibi davranır. Yakalayan bir catch bulunana kadar çağrı yığını (call stack) böyle geri sarılır. Yol üstündeki her finally çalışır.

static void level3() {
    System.out.println("level3 start");
    int[] a = new int[2];
    a[5] = 1;                                   // istisna
    System.out.println("level3 end");
}
static void level2() {
    System.out.println("level2 start");
    try { level3(); }
    finally { System.out.println("level2 finally"); }
    System.out.println("level2 end");
}
static void level1() {
    System.out.println("level1 start");
    try { level2(); }
    catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
        System.out.println("level1 caught: " + e.getMessage());
    }
    System.out.println("level1 end");
}
level1();

level1 start
level2 start
level3 start
level2 finally
level1 caught: Index 5 out of bounds for length 2
level1 end

main → level1 → level2 → level3        (çağrı yığını)
level3: a[5] → istisna, catch yok → level3 biter ("end" yok)
level2: catch yok, finally VAR → "level2 finally" → istisna devam ("end" yok)
level1: catch uyuyor → "level1 caught..." → normal akış → "level1 end"

İstisna main’e kadar çıkar ve orada da yakalanmazsa program biter ve JVM yığın izini (stack trace) basar. level3() doğrudan main’den çağrılınca:

level3 start
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Index 5 out of bounds for length 2
	at W09.level3(W09.java:31)
	at W09.main(W09.java:221)

Stack trace aşağıdan yukarı okunur: main, level3’ü çağırdı; istisna level3’ün 31. satırında oldu.

Kendi istisna sınıfın

İş kuralı ihlallerini (yetersiz bakiye, geçersiz not) anlamlı bir tiple bildirmek için kendi istisna sınıfını yazarsın. Checked olsun istiyorsan Exception’dan, unchecked olsun istiyorsan RuntimeException’dan türet. Mesajı super(message) ile ilet.

class InsufficientFundsException extends Exception {
    private final double shortfall;
    public InsufficientFundsException(String message, double shortfall) {
        super(message);
        this.shortfall = shortfall;
    }
    public double getShortfall() { return shortfall; }
}

class Account {
    private double balance;
    Account(double b) { balance = b; }
    void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException {
        if (amount <= 0) throw new IllegalArgumentException("amount must be positive");
        if (amount > balance)
            throw new InsufficientFundsException("Not enough money", amount - balance);
        balance -= amount;
    }
    double getBalance() { return balance; }
}

Account acc = new Account(100);
try {
    acc.withdraw(30);
    acc.withdraw(100);
    System.out.println("not printed");
} catch (InsufficientFundsException e) {
    System.out.println(e.getMessage() + ", short by " + e.getShortfall());
}
System.out.println(acc.getBalance());
try {
    acc.withdraw(-5);
} catch (InsufficientFundsException e) {
    System.out.println("checked");
} catch (IllegalArgumentException e) {
    System.out.println("unchecked: " + e.getMessage());
}

Not enough money, short by 30.0
70.0
unchecked: amount must be positive

İstisna nesnesinin metotları

Bir istisnayı yakalayıp daha anlamlı bir başkasına sarmaya exception chaining denir: throw new IOException("load failed", e);. Sonra e.getCause().getMessage() asıl sebebi (data.txt) verir.

Sık yapılan hatalar

try {
    int[] arr = {1, 2, 3};
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[3]);
    System.out.println("not printed");
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("Caught: " + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("finally");
}
System.out.println("after");

static void trace(int k) {
    try {
        System.out.print("A");
        if (k == 1) throw new IllegalStateException();
        if (k == 2) throw new IllegalArgumentException();
        System.out.print("B");
    } catch (IllegalStateException e) {
        System.out.print("C");
    } catch (RuntimeException e) {
        System.out.print("D");
    } finally {
        System.out.print("E");
    }
    System.out.println("F");
}

static void level3() {
    System.out.println("level3 start");
    int[] a = new int[2];
    a[5] = 1;
    System.out.println("level3 end");
}
static void level2() {
    System.out.println("level2 start");
    try { level3(); }
    finally { System.out.println("level2 finally"); }
    System.out.println("level2 end");
}
static void level1() {
    System.out.println("level1 start");
    try { level2(); }
    catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
        System.out.println("level1 caught: " + e.getMessage());
    }
    System.out.println("level1 end");
}

static int f() {
    try { return 1; }
    finally { System.out.println("finally in f"); }
}
static int h() {
    int x = 10;
    try { return x; }
    finally { x = 20; }
}
// in main:
System.out.println(f());
System.out.println(h());

static void open(String name) {
    throw new FileNotFoundException(name);
}

try {
    int x = Integer.parseInt("12");
} catch (Exception e) {
    System.out.println("general");
} catch (NumberFormatException e) {
    System.out.println("number");
}

try {
    System.out.println("hi");
} catch (IOException e) {
    System.out.println("io");
}

Exception ex = new IllegalArgumentException("bad value");
System.out.println(ex.getMessage());
System.out.println(ex);
System.out.println(new RuntimeException().getMessage());

static void parse(String s) {
    try {
        int n = Integer.parseInt(s);
        System.out.println(100 / n);
    } catch (NumberFormatException | ArithmeticException e) {
        System.out.println("bad input: " + e.getClass().getSimpleName());
    }
}
// in main:
parse("4"); parse("x"); parse("0");

class InsufficientFundsException extends Exception {
    private final double shortfall;
    InsufficientFundsException(String msg, double shortfall) {
        super(msg); this.shortfall = shortfall;
    }
    double getShortfall() { return shortfall; }
}
// Account.withdraw throws it when amount > balance, otherwise subtracts
Account acc = new Account(100);
try {
    acc.withdraw(30);
    acc.withdraw(100);
    System.out.println("not printed");
} catch (InsufficientFundsException e) {
    System.out.println(e.getMessage() + ", short by " + e.getShortfall());
}
System.out.println(acc.getBalance());

public class InvalidAgeException extends Exception {
    public InvalidAgeException(String msg) { super(msg); }
}

public static int readAge(String text) throws InvalidAgeException {
    int age;
    try {
        age = Integer.parseInt(text.trim());
    } catch (NumberFormatException e) {
        throw new InvalidAgeException("not a number: " + text);
    }
    if (age < 0 || age > 150)
        throw new InvalidAgeException("out of range: " + age);
    return age;
}