Chuyện gì xảy ra khi ta Throw Exceptions?

Bài viết được sự cho phép của tác giả Kiên Nguyễn

1. Java Exceptions, bắt đầu nha

HỠI NHỮNG NGƯỜI ANH EM ĐỒNG MÔN!. EXCEPTIONS có gì mà khó.

ĐM, ai đồng môn với mày?. Tụi tao biết mày học môn phái gì mà đồng.

Ô, thế không phải à, thôi thì những bạn coder thân mến. Đã là lập trình viên thì thường xuyên phải đụng chạm tới Exceptions, cũng không thể tránh khỏi code có Exception (Ếch – xép – sần).

Làm việc đã lâu, nhưng mấy ai trong số anh em chúng ta hiểu tường tận về throw, catch exceptions. Cụ thể mọi việc đã được quỷ JVM thực hiện như thế nào?. Không thể mang tiếng làm việc thường xuyên mà không hiểu bản chất được.

Xem thêm tuyển lập trình viên Full Stack lương cao trên Station D

Hiểu được bản chất sẽ luôn giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan, khả năng ghi nhớ và ứng dụng tuyệt vời.

Vì vậy, Hỡi những người anh em, HÃY KÌM NÉN SỰ HÀO HỨNG. Ta sẽ cùng tìm hiểu ngay đây:

2. Đầu tiên, exceptions là gì?

SỢ?. SỢ chưa bao giờ có trong đầu của bố. Code exception ầm ầm, đưa cái định nghĩa đây!.

Có ngay, có ngay:

Exceptions are events that occur during the execution of programs that disrupt the normal flow of instructions (e.g. divide by zero, array access out of bound, etc.).

Exceptions là sự kiện xảy ra trong quá trình thực thi chương trình, phá vỡ luồng thực thi thông thường (như là chia cho 0, truy cập vị trí ngoài giới hạn của mảng).

Vậy chính ra exceptions không có gì là ghê ghớm, nhưng handle exceptions như thế nào?. Có bao nhiêu loại exceptions?. Câu trả lời sẽ có ngay sau đây:

3. Những kiểu bắt Exception

Dựa vào hình 7.8. Exceptions được chia thành 3 loại:

1. Checked Exception
2. Runtimes Exception
3. Errors

Cả 3 class này đều extends từ class Java.Lang.Throwable.

3.1 Runtime exception

Là kiểu exception được throw trong quá trình thực thi của JVM. Một số loại thường gặp là:

1. ArithmeticException : Exception xảy ra liên quan tới các điều kiện số học. Ví dụ chia cho 0 (divide by zero)
2. ArrayIndexOutOfBoundsException : Truy cập tới chỉ mục ngoài mảng. Ví dụ như số âm hoặc địa chỉ lớn hơn hoặc bằng đọ dài mảng.
3. ClassCastException : Xảy ra khi cố gắng cast một object sang một subclass mà object này lại không phải là thể hiện (instance) của lớp đó
4. IllegalArgumentException : Khi method nhận đối số (argument) sai hoặc không hợp lệ (illegal or inappropriate argument).
5. NullPointerException :
6. NumberFormatException : Xảy ra khi convert kiểu string sang numeric, nhưng string lại không có format đúng. Ví dụ: int num=Integer.parseInt (“XYZ”);

3.1 Checked Exception

1. IOException : Exception xảy ra liên quan tới các điều kiện số học. Ví dụ chia cho 0 (divide by zero)
2. FileNotFoundException : Truy cập tới chỉ mục ngoài mảng. Ví dụ như số âm hoặc địa chỉ lớn hơn hoặc bằng đọ dài mảng.

4. Chuyện gì xảy ra khi ta Thrown Exception?

4.1 Method Call Stack

Cùng xem xét đoạn chương trình sau:

// For fun:
// This is comment
public class MethodCallStackDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Enter main()");
methodA();
System.out.println("Exit main()");
}

public static void methodA() {
System.out.println("Enter methodA()");
methodB();
System.out.println("Exit methodA()");
}

public static void methodB() {
System.out.println("Enter methodB()");
methodC();
System.out.println("Exit methodB()");
}

public static void methodC() {
System.out.println("Enter methodC()");
System.out.println("Exit methodC()");
}
}

// Output chương trình sẽ là:
Enter main()
Enter methodA()
Enter methodB()
Enter methodC()
Exit methodC()
Exit methodB()
Exit methodA()
Exit main()

Qua ví dụ trên, để hiểu cách thức hoạt động của Call Stack, hãy hinh dung một chương trình chúng ta viết sẽ bao gồm nhiều method (A,B,C,Z,…), tất cả những thứ này sẽ được quản lý bằng ngăn xếp (Call Stack).

Nhắc tới là nhớ ngay StackOverflow, may mắn thay câu hỏi nào đặt trước sẽ được trả lời khi có người rảnh vào trả lời, chứ không phải là trả lời theo kiểu LIFO như CallStack.

Các bước tiến hành sẽ là:

1. JVM gọimain().
2. main() được đẩy vào stack, trước khi gọi methodA().
3. methodA() đẩy vào stack, trước khi gọi methodB().
4. methodB() đẩy vào stack, trước khi gọi methodC().
5. methodC() hoàn thành.
6. methodB() đẩy ra khỏi stack – hoàn thành.
7. methodA() đẩy ra khỏi stack – hoàn thành.
8. main() đẩy ra khỏi stack – hoàn thành. Kết thúc chương trình.

4.2 Exception & Call Stack

When an exceptions occurs inside a Java method, the method creates an Exceptions object and passes the Exceptions object to the JVM (in Java term, the method “throw” an Exception). The Exceptions object contains the type of the exceptions, and the state of the program when the exceptionsoccurs. The JVM is responsible for finding an exception handler to process the Exception object. It searches backward through the call stack until it finds a matching exception handler for that particular class of Exceptions object (in Java term, it is called “catch” the Exceptions). If the JVM cannot find a matching exception handler in all the methods in the call stack, it terminates the program.

Khi exceptions xảy ra trong một phương thức Java, phương thức đó sẽ tạo ra một object Exceptions và mang đối tượng đó tới JVM (thuật ngữ Java gọi là throw). Đối tượng này sẽ chứa kiểu của exceptions, trạng thái của chương trình khi exceptions xuất hiện. JVM lúc này sẽ làm việc để phản hồi để tìm đối tượng có thể xử lí được exceptions object này. Bằng cách tìm kiếm trong stack cho tới khi tìm ra được đối tượng có thể xử lí được exceptions (thuật ngữ Java gọi là catch). Nếu JVM không tìm kiếm được phương thức nào có thể handler được exceptions, nó sẽ kết thúc chương trình.

methodD() sẽ throws ra FrogCeption, JVM sẽ tìm ngược trong stack để tìm ra phương thức handler được FrogCeption -> tìm ra methodA(). Một lưu ý nhỏ là 2 method B và C sẽ phải throws FrogCeption

4.3 Ví dụ cụ thể

Ví dụ không dành cho người quá trong sáng:

// Ví dụ cho người hiểu sâu về nền công nghiệp không khói.
public class Porn {
public static void main(String args[]) {
pornName(); 
}
public static void pornName() {
name();
}
}
public static void name() {
// ĐM, hẳn là class students - cosplay luôn à ba?
String[] students = {"**la Takizawa", "**ika Momotani"};
System.out.println(students[5]);
}

Trường hợp này, method pornName() cố gắng gọi method name(). Tuy nhiên, array chỉ có size là 2, nên sẽ có ArrayIndexOutOf- BoundsException lúc chạy.

Class Throwable lúc này đưa tất cả những thứ có liên quan (hàm gọi, vị trí dòng gọi, …) vào stack. Như cái logo của stackoverflow ấy. Sau đó ném ra:

// Ví dụ cho người hiểu sâu về nền công nghiệp không khói.
Exception in thread "main"
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 5
// Lỗi ở thằng name()
at Porn.name(Porn.java:13)
// Do name() gọi qua pornName()
at Porn.pornName(Porn.java:7)
// Do pornName() gọi qua main()
at Porn.main(Porn.java:4)

Lưu ý là khi lấy data từ stack thì theo thứ tự LIFO (Last In First Out). Thằng main() vào trước tiên, nên nó ra sau cùng, cu name() thì vào sau cùng, ra trước tiên.

Depending on the complexity of your code, a stack trace can range from a few lines to hundreds of lines of code. A stack trace works with handled and unhandled exceptions.

Tùy thuộc độ phức tạp mà khi ae chúng ta code, stack có thể chưa tới một hoặc vài trăm dòng mã (nghe lạnh cả lưng). Stack trace làm việc với cả exceptions handle và unhandle.

Hiểu cái thằng Stack này cũng giống như cách OS (Operator System) hoạt động.

1. Main() được goi -> đẩy nó vào stack.
2. Main() gọi thằng pornName() -> đẩy thêm cu này vào stack.
3. pornName() gọi name() -> ném luôn name() vào stack.
4. name() chạy exceptions, vì nó không handle -> đẩy tới thằng gọi nó (pornName())
5. Quỷ pornName() này cũng không handle -> tới ông nội gọi nó (main())

Done, thằng JVM bắn cảnh bảo đỏ -> Lôi toàn bộ trong stack ra (nhắc lại là LIFO – đm, nhắc miết).

Ngoài lề tí xíu, nếu chưa biết **la Takizawa thì anh em đồng râm có thể vào đây để xem qua cho biết.

5. Không handle là thế – giờ dùng try-catch-finally thì sao?

Đầu tiên, để đùng dược phải hiểu nó là gì?.

Try – cố – cố cái gì?.
Cố đấm ăn xôi. Không. Cố execute cái đoạn code các bác viết trong đó thôi.

Catch – bắt – bắt cái gì?
Bắt ngoại lệ – chỉ định bắt cái gì thì bắt cái đó.

Finally thì không hỏi cùn nữa
Có cố hay bắt thì cũng thực hiện.

6. Hiểu hết rồi, thử sức thôi!

Ngon lành cành đào rồi, cùng làm thử vài câu trắc nghiệm:

// Ví dụ cho người hiểu sâu về nền công nghiệp không khói.
Exception in thread "main"
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 5
// Lỗi ở thằng name()
at Porn.name(Porn.java:13)
// Do name() gọi qua pornName()
at Porn.pornName(Porn.java:7)
// Do pornName() gọi qua main()
at Porn.main(Porn.java:4)

1. ArrayIndexOutofBoundsException
2. FileNotFoundException
3. StackOverflowException

public class Test 
{ 
public static void main(String[] args) 
{ 
try
{ 
System.out.printf("1"); 
int sum = 9 / 0; 
System.out.printf("2"); 
} 
catch(ArithmeticException e) 
{ 
System.out.printf("3"); 
} 
catch(Exception e) 
{ 
System.out.printf("4"); 
} 
finally
{ 
System.out.printf("5"); 
} 
} 
}

1. 1325
2. 1345
3. 1342
4. 135

public class Test 
{ 
private void m1() 
{ 
m2(); 
System.out.printf("1"); 
} 
private void m2() 
{ 
m3(); 
System.out.printf("2"); 
} 
private void m3() 
{ 
System.out.printf("3"); 
try
{ 
int sum = 4/0; 
System.out.printf("4"); 
} 
catch(ArithmeticException e) 
{ 
System.out.printf("5"); 
} 


System.out.printf("7"); 
} 
public static void main(String[] args) 
{ 
Test obj = new Test(); 
obj.m1(); 
} 
}

1. 35721
2. 54721
3. 3521
4. 35

7. Tổng kết

• Exception cho thấy là đoạn chương trình có gì đó không như mong muốn xảy ra (something unexpected happened).

Bài viết gốc được đăng tải tại kieblog.vn

Có thể bạn quan tâm:

• Checked và Unchecked Exception trong Java
• Lập trình theo kiểu Aspect Oriented Programming (AOP) sử dụng Spring Framework
• Sử dụng binding Exchange to Exchange trong RabbitMQ

Xem thêm Việc làm IT hấp dẫn trên Station D