Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
1
9.1 程式偵錯 9.2 捕捉例外 9.3 自行拋出例外 9.4 自定例外類別 9.5 多執行緒
第 09 章 例外處理與多執行緒 9.1 程式偵錯 9.2 捕捉例外 9.3 自行拋出例外 9.4 自定例外類別 9.5 多執行緒 9.6 繼承Thread類別建立執行緒 9.7 實作Runnable介面建立執行緒9.8 Timer(計時器)類別 9.9 實例
2
所謂「例外」，就是當程式碼編輯完，在編譯期間沒有出現錯誤訊息，但在程式執行時卻發生錯誤，這種錯誤又稱為執行時期錯誤。
所謂「多執行緒」，就是多工處理不同敘述區塊的程式碼，即可讓不同區塊的程式碼同時執行。 Timer類別建立計時器物件，可設定每隔一段間就執行特定的程式區段。
3
9.1 程式偵錯 在編譯程式或執行程式時常會遇到各種不同錯誤，以致無法正常完成工作。研發軟體時最容易遇到三種錯誤（Bug）：語法錯誤、執行時期錯誤（Runtime error）、邏輯錯誤。 1. 語法錯誤 語法錯誤是初學者最容易犯的錯誤。在編譯過程中，系統常能立即指出 此種錯誤的所在，並要求程式設計者修正後才能正式執行。這樣錯誤最 容易解決，只要熟悉語法多多練習就可以減少錯誤產生。
4
2. 執行時期錯誤 程式在執行時，有時候會因下列情況而使得程式中斷執行，如：輸入資料不符合要求、在計算過程分母為0、磁碟中無此檔案存在、陣列的索引值超出陣列宣告範圍…等。這種錯誤的問題在編譯時，並不會發生，被Java稱為「例外」，而Java也提供了例外處理的方式來解決問題。 3. 邏輯錯誤 邏輯錯誤是最難找出的，尤其在大型應用程式最為明顯。程式在執行過程並沒有出現錯誤，也會有執行結果，甚至有時候結果是正確的。除非你仔細觀察，多人多次測試，否則不見得會發現。因此誤信程式完全正確，推出正式使用，應用過程又沒有注意異常狀況，往往造成很大損失。有些系統提供偵錯（Debug）工具，用來協助找出錯誤之處。若沒有偵錯工具，就只能自己設定偵測點，輸出目前主要變數內容是否如預測結果，以推測可能錯誤之處，再仔細研讀程式，尋找邏輯上錯誤之處，加以修正。
5
9.2 捕捉例外 當程式在執行時期發生錯誤或不正常狀況，稱之為例外(Exception)。進行例外處理是不希望程式中斷。而是希望程式能捕捉錯誤，進行錯誤補救，並繼續執行程式。若錯誤是使用者輸入不正確資料所造成的，可以要求使用者輸入正確資料再繼續執行，或者不處理使用者輸入資料繼續做其他工作。 Java使用 try … catch … finally 敘述來解決例外處理，它的方式是將被監視的敘述區段寫在try大括號內，當程式執行到try內的敘述有發生錯誤時，會逐一檢查捕捉（catch）該錯誤，以便執行該catch內敘述。最後不管是否有符合catch，都會執行最後的finally敘述區段。例外處理的格式如下：
6
1. 行01：使用try敘述，至少要一個catch（捕捉）配合。
7
2. 行04、07：多個catch（捕捉）敘述區段，由上至下catch逐一檢查，若遇到符合條件，則執行該對應敘述區段，以下catch就不再處理。其中exception1、exception2 … 等為例外類別。 3. 常用到的例外類別如下表： 4. 行10~12：finally敘述區段在最後一個catch之後，不論是否執行catch （捕捉）敘述區段，都會執行finally敘述區段。finally敘述區段也可以省略。
9
1. 行02~05：Division(int num1, int num2)方法為計算兩個整數相除， 然後顯示其結果。
2. 行07：呼叫Division(12, 0) 方法，因除數num2 = 0，所以第03行不 能被執行，程式被迫中斷，並在主控制台顯示分母為零的錯誤訊息。 3. 行08：呼叫Division(12, 2)方法，因程式被迫中斷，此行沒被執行。
12
1. 行02~14：Division(int num1, int num2) 方法為計算兩個整數相 除，然後顯示其結果。在此方法中應用例外處理try…catch技巧。
2. 行16：呼叫Division(12, 0) 方法，因除數num2 = 0，所以第04~ 行不會被執行，而直接跳到第07行執行catch，捕捉例外。 3. 行07：捕捉到例外，其例外類別Java.lang.ArithmeticException （算術運算錯誤）由第08~09行顯示出來，其錯誤的情形是「/ by zero」（除數為0 ）。 4. 行11~13：無論有否執行catch，皆會執行finally內的敘述區塊。 5. 行17：本程式不會中斷執行，呼叫Division(12, 6) 方法，因此會執行 / 2 = 6 的結果。
15
1. 行03：宣告陣列arr，其索引範圍為0~9，共10個元素。
解說 1. 行03：宣告陣列arr，其索引範圍為0~9，共10個元素。 2. 行07：arr[10]，其索引10，已超出範圍，因此第07、08行沒有被執行 ，開始接受偵測。（本例共設計了三層偵測的關卡） 首先跳至第10行接受偵測，第10行是偵測「算術運算錯誤」。 若非第10行的錯誤類型，則再跳至第13行接受偵測，第13行是偵測 「陣列索引超出宣告範圍」。 若非第13行的錯誤類型，則再跳至第16行接受偵測，第16行是偵測 程式執行時產生的其它錯誤。 很明顯第07行的錯誤是「陣列索引超出宣告範圍」，會在第13行被偵 測到，故執行了第13~15行敘述，然後離開try…catch敘述區段，因此 不會跳至第16行接受偵測。 3. 行16~18 : 例外類別Exception若移到catch敘述區段最前面時，則其餘 例行類別要刪除，否則會產生錯誤。因為Exception例外類別為第10行 和第13行例外類別的上層類別，只要有錯誤一定會執行此catch敘述區 段，後面的catch敘述區段都是多餘的。
16
9.3 自行拋出例外 在9.2節的範例所產生的例外類別，如：Exception、ArithmeticException、ArrayIndexOutOfBoundsException…等，這些例外都是JVM（Java虛擬機器）執行所產生的。在預設的情況下，當程式執行時發生例外，該例外就會被 JVM攔截並抛出，再用try…catch…finally處理。如果遇到一些特殊情形，例如：學生學期成績被輸入負的分數，我們也希望用try…catch…finally處理。此時就需要用自行抛出例外或自定抛出例外類別技巧。 本節將介紹自行抛出例外，以及如何捕捉自行所抛出的例外。自行抛出例外的方式有下列兩種： (1) 在程式敘述中，使用throw關鍵字抛出例外。 (2) 在定義方法時，使用throws關鍵字宣告該方法可能會抛出的 例外。
17
9.3.1 使用throw抛出例外 在程式敘述中，使用throw關鍵字抛出例外的語法如下： throw 例外物件;
解說 1. 例外物件：為抛出的例外物件，如 抛出ArithmeticException例外物件。 2. 【簡例】 使用new建立例外物件，建構子引數值可用getMessage()傳出。 throw new ArithmeticException(“除數為零”) ;
20
1. 行05：抛出ArithmeticException例外物件。 2. 行09-11：捕捉自行抛出的例外。
解說 1. 行05：抛出ArithmeticException例外物件。 2. 行09-11：捕捉自行抛出的例外。
21
使用throws抛出例外 若在方法內的敘述可能會發生例外，但該方法內却沒有try…catch…finally處理例外，則在定義該方法時，要使用throws關鍵字宣告該方法可能會抛出的例外。宣告的語法如下： [修飾子][static]傳回值資料型別 方法名稱([引數串列]) throws 例外類別串列 { 敘述區段; return 運算式; } 說明 1. throws 例外類別串列：即有可能是 throws 例外類別1, 例外類別2…。
23
1. 行03：用 throws 抛出IOException例外。
24
2. 若用第04行取代第03行，即沒使用 throws IOException 抛出可能會發生的 例外，則在編譯程式時便會產生下列錯誤訊息。
D:\Java2\J9_3_2\J9_3_2.java:12: error: unreported exception IOException; must be caught or declared to be thrown data = keyin.readLine(); ^ 1 error 3. 行13：本敘述是將字串資料轉為整數。若字串資料為非整數字串， 如『0.3』，則程式執行會發生下列錯誤訊息，程式也會中斷執行。 輸入成績 0~100 (離開直接按 <Enter> 鍵) 0.3 Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: For input string: "0.3" at java.lang.NumberFormatException.forInputString (NumberFormatException.java:65) at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:492) at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:527) at J9_3_2.main(J9_3_2.java:14)
27
2. 但本程式若輸入資料的整數值 小於 0 或 大於 100，不會 出現錯誤訊息。
解說 1. 行12~18：使用NumberFormatException類別，捕捉非 整數字串。如果輸入為非整數字串，則執行第15~17行， 然後跳到第08行繼續執行。 2. 但本程式若輸入資料的整數值 小於 0 或 大於 100，不會 出現錯誤訊息。
30
1. 本程式為一個代表性檢查資料程式，輸入資料不正確不會中斷程式，只 要求重新輸入資料，除非直接按 鍵。
31
解說 2. 行12~20：捕捉非整數字串。（不包含第14~15行） 3. 行14~15：檢查輸入整數資料是否在0~100之間。第15行所拋出的例外 類別使用NumberFormatException。如果不是在0~100之間數，執行 第17~20行，然後跳到第08行。 4. 行12~20：捕捉非整數字串與檢查輸入資料是否在0~100之間，都使用 相同例外類別NumberFormatException，因此可合併處理。若使用不 相同例外類別，請參閱『範例J9_4_2 』解說。
32
9.4 自定例外類別 Java也能自定例外類別，然後在程式敘述中使用throw抛出自定例外類別的例外物件。 一、定義自定例外類別 說明
語法： class 自定例外類別 extends 例外類別 { : } 說明 1. 自定例外類別必須繼承系統預設或衍生出來的例外類別。 【簡例】 class CCheckNumberException extends NumberFormatException { ;
33
二、拋出自定例外類別物件 語法： throw 自定例外類別物件 ; 【簡例】
throw new CCheckNumberException ();
37
1. 行02~06：為自定例外類別CCheckNumberException，此類別 繼承NumberFormatException例外類別。 CCheckNumberException類別只只有一個建構子，此建構子將 字串 msg傳給父類別的建構子。 2. 行25~27：檢查成績範圍是否在0~100之間的數。 3. 行26：拋出自定例外類別CCheckNumberException的物件與類 別。 4. 行20：使用例外類別為NumberFormatException。 5. 行28：使用例外類別為CCheckNumberException。而 NumberFormatException為CCheckNumberException的父類 別。
38
三、在方法成員名稱後面加 throws 自定例外類別
【簡例】 static void CheckScore(int num) throws CCheckNumberException { if ( num < 0 || num >100 ) throw new CCheckNumberException(); }
41
1. 行08~11：CheckScore()方法為檢查數值是否在0~100之間 ，第10行 拋出 new CCheckNumberException() 自定例外類別物件。
2. 行21~32：NumberFormatException為CCheckNumberException的 父類別。兩對try…catch合併成一個try兩catch，前面的catch使用子 類別，若用父類別編譯時會有錯。
42
9.5 多執行緒 目前電腦的作業系統都具有多工（Multi Task）的功能，也就是允許兩個以上應用程式同時執行。多工作業就像餐廳來了兩桌客人（每一桌至少有一個客人），他們分別點很多道菜。但是餐廳只有一個廚師，一組廚具，為了讓他們感覺餐廳一直不停為他們服務。廚師需要輪流為他們炒菜，而不是先炒其中一桌全部點的菜，再處理另一桌的菜。只要炒菜速度夠快，客人吃菜速度不會太快，客人在吃飯過程就不會有等待感覺。如果廚師速度太慢，客人太多，就會有等待現象發生。解決這個問題就是聘請手腳靈活廚師，或者增加廚師，甚至找其他餐廳支援。這就是目前電腦CPU不斷增快，而且在同一電腦有兩個以上CPU，甚至多個電腦同時協力解決問題，尤其目前網路通暢，有人透過網路，結合網路幾千個萬個電腦來解決各種問題，使一個本來需要幾百年來運算的問題，能夠在短時間解決。
43
在應用程式中，若有A與B二組的敘述區段彼此無關聯，也就是不一定要先執行A敘述區段才能執行B敘述區段，或者先執行B敘述區段，再執行A敘述區段。兩個敘述區段可以同時執行，Java可以讓這兩組A、B敘述區段各取一個名稱，稱為執行緒（Thread）。讓A執行緒與B執行緒同時執行。這與作業系統多工處理應用程式道理是相同的。 每個程式至少會有一個執行緒，Java在主程式類別中的main()方法，是執行Java程式的入口，寫在這方法內的程式流程，就是主執行緒。到目前為止，我們所學所用的程式碼都只有在這單一執行緒下執行程式。 但多執行緒，可以一次同時執行多個程式區段。Java提供兩種建立多執行緒的方式，一種是繼承Thread類別，一種是實作Runnable介面。在正式介紹兩個執行緒以上的程式之前，我們先來認識一些多執行緒常用的方法。如下：
44
1. void run()：執行新執行緒 用來撰寫新建立執行緒的程式碼，其宣告變數、呼叫其它方法、使用 其它類別…等用法與main()相同。但main()是主執行緒的流程入口， 而本方法run()需要用start()方法來呼叫。 2. void start()：啟動新執行緒 用來呼叫run()方法，即新執行緒的流程入口。 3. Thread.sleep(long 毫秒)：延遲 使執行緒進入延遲或暫停狀態，延遲的時間以毫秒為單位計數， 毫秒等於1秒。因使用Thread.sleep()方法會拋出一個 InterruptedException 例外來catch，所以Thread.sleep()方法必須寫在 try區段內。（參考範例J9_6_1）。
45
9.6 繼承Thread類別建立執行緒 使用繼承Thread類別來建立執行緒的方式，要有四個步驟，格式如下：
01 class 執行緒類別名稱 extends Thread { 資料成員; 方法成員; public void run() { 執行緒的敘述區段; } 04 } 05 class 主類別名稱 { public static void main(String arg[]) { : 執行緒類別名稱 執行緒物件 = new執行緒類別名稱(); 執行緒物件.strat(); } 10 }
46
說明 1. 行01：為第一個步驟。宣告一個「執行緒類別」來繼承Thread類別。
2. 行02：為第二個步驟。將執行緒所要執行的程式碼，寫在run()方法裡面。當run()方法執行完畢，該執行緒即執行完畢。 3. 行07：為第三個步驟。建立繼承Thread類別的執行緒類別物件，該物件稱為「執行緒物件」。 4. 行08：為第四個步驟。使用執行緒物件的start()方法，啟動執行緒並間接呼叫寫在執行緒類別的run()方法。 5. 行05：第07~08行可以寫在其他類別中，不一定要在主類別中。
50
1. 程式中有兩個執行緒同時執行，第01行的CAddThread執行緒類 別與第16行的CFactThread執行緒類別。在兩執行緒中皆有安排 0~1秒內不固定時間的延遲，使每次執行緒交互執行的情形不一 樣，造成不同的執行結果。 2. 行01~15：為CAddThread執行緒類別，執行累加2共5次。 3. 行16~29：為CFactThread執行緒類別，執行共計算5個階乘。 4. 使用繼承Thread類別的方式來建立執行緒，並執行的方式，要有 四個步驟。本程式有兩個執行緒，因此有兩組四個步驟，分別出現 在第01、02、32、34行和 第16、17、33、35行。 5. 執行緒的程式執行內容寫在run()方法內，但啟動執行緒run()方法 需要用start()方法來呼叫，所以start()方法是執行緒程式碼被啟動 的進入口。執行緒在run()方法內的敘述執行完畢即結束。 6. 行09~12、行23~26：是應用Thread.sleep()方法分別讓兩執行緒 執行時，在迴圈中造成延遲的效果。每一個執行緒皆有5次延遲， 每一個延遲時間皆在0~1秒之間，但不固定。因此每一次重新執行 本程式時，兩個執行緒交互被執行，無法確定哪一個執行緒先執 行，哪一個執行緒先結束。
51
9.7 實作Runnable介面建立執行緒 一個類別只能繼承一個父類別，萬一要建立執行緒的類別必須繼承其它父類別而無法繼承Thread類別時，可用實作Runnable介面來建立執行緒。使用實作Runnable介面來建立執行緒的方式，有五個步驟，格式如下：
52
01 class 執行緒類別名稱 implements Runnable {
資料成員; 方法成員; public void run() { 執行緒的敘述區段; } 04 } 05 class 主類別名稱 { public static void main(String arg[]) { : 執行緒類別名稱 物件 = new執行緒類別名稱(); Thread 執行緒物件 = new Thread(物件); 執行緒物件.strat(); } 11 }
53
1. 行01：為第一個步驟。宣告一個執行緒類別來實作Runnable介面。
2. 行02：為第二個步驟。將執行緒所要執行的程式碼，寫在run()方法裡面。當run()方法執行完畢，該執行緒即執行完畢。 3. 行07：為第三個步驟。配合第01行所宣告的類別建立一個類別物件 4. 行08：為第四個步驟。再建立一個Thread物件，該物件稱為「執行緒物件」。 行07、08：可以寫在其他類別中，不一定要在主類別中。可合併寫成 6. 行09：為第五個步驟。使用執行緒物件的start()方法，啟動執行緒並間接呼叫寫在執行緒類別的run()方法。 Thread 執行緒物件 = new Thread(new 執行緒類別名稱);
57
1. 行01~22：程式中只有一個執行緒類別CAddThread，因此只有一個run()方法。
2. 行27~28：有兩個執行緒物件 add2_thread累加2與add5_thread累加5。而這兩個執行緒物件會各自執行自己的執行緒內容，彼此互不干擾。 3. 本程式的兩個執行緒共用了CAddThread類別，也共用了run()方法。但因傳入的引數值不同，而有不同的執行內容。使用實作Runnable介面的方式來建立執行緒的方式，要有五個步驟，這兩組的五個步驟分別出現在第01、08、25、27、29行和第01、08、26、28、30行。 行25、27：可合併一行寫成 同理，第26、28行亦可以合併。 Thread add2_thread = new Thread(new CAddThread("累加2執行緒：", 2));
58
9.8 Timer(計時器)類別 如果需要每隔一段時間就觸發一個或多個事件（ActionEvent）以改變內容或執行特定程式，可以使用Timer類別來製作計時器。 Timer類別的建構子與常用的方法如下： 1. Timer類別的建構子 Timer(int delay, ActionListener listener) 建立一個計時器物件，以delay引數值（單位：毫秒）為間隔的時間，定時觸 動計時器一次。而listener為計時器物件的事件傾聽者。 2. void start() 啟動計時器物件，使它開始向其傾聽者發送動作事件。 3. void stop() 停止計時器物件，使它停止向其傾聽者發送動作事件。 4. void restart() 重新啟動計時器物件。
63
1. 行07：建立一個計時器物件timer。設定每隔1000毫秒（1秒），觸動 timer計時器一次，而以本視窗為計時器事件的傾聽者。
2. 行22~29：當 （btnReset）鈕被點按後要執行之程式敘述。 3. 行30~52：當btnStart物件被點按後要執行之程式敘述。btnStart鈕 有三種外貎，分別為 、 、 。
65
9.6 實例 分析 視窗中有兩個放入圖片的標籤物件lblPic1（免子）、lblPic2（烏龜）。兩標籤圖片從視窗左側出發，當標籤圖片移到視窗的右側邊框時，會再從視窗左側出發。免子與烏龜移動時機由電腦亂數決定，但免子移動的速度約為烏龜的兩倍。
68
1. 行02~25：為CMovePic執行緒類別。 2. 行05~10：為CMovePic執行緒類別建構子。此建構子傳入4個 引數： lblPic：移動標籤圖片。 end_x：標籤圖片到視窗的右邊的x座標。 pos_y：標籤圖片在視窗內的y座標。 d_time：標籤圖片移動的延遲時間。
69
3. 行11~19：run()方法的敘述區段，設計標籤圖片由 視窗的左邊出發移動到視窗的右邊。若已到了右 邊，標籤圖片再由左邊重新出發移動。
4. 在第35、36行有兩個執行緒物件movePic1及 movePic2，這兩個各自傳入4個引數來執行自己的 執行緒內容，彼此互不干擾。
71
1. 猜數的操作：以亂數產生0~99數。 2. 所猜數太大或太小都會有提示，並且告知目前已猜幾次。 3. 視窗下方有一部小汽車，由左至右不斷重複移動。
76
1. 本程式看似只有一個汽車移動的執行緒，其實主程式中的main() 方法也是一個執行緒。因此本程式亦屬於多執行緒的應用程式。
2. 行03~26：CMovePic執行緒類別，用來執行汽車移動的執行緒程式 碼，汽車移動執行緒的物件建立與啟動在第50、51行。其設計原理， 請參考實例J9_9_1的解說。 3. 行27~80：CGuessF類別，此為猜數遊戲。被猜數由電腦產生0~ 中一個數（第48、61行）。
78
1. 「賽跑」、「猜數遊戲」兩視窗應用程式，皆各自有多執行緒、多工表達。而這兩視窗又是可獨立操作、互不干擾，也是一種另類的多工表現。
2. 你可以一邊玩猜數遊戲，然後一邊觀賞賽跑，看哪一個跑在前面。 3. 本範例的程式碼，幾乎皆可由實例J9_9_1與J9_9_2直接拷貝過來，其中CMovePic執行緒類別的程式碼還是共用。
83
1.行03：CMovePic執行緒類別是兩視窗（賽跑視窗CMovePicF與猜數視窗CGuessF）皆會使用到的類別，是用來執行標籤物件移動的執行緒程式碼。
2.行11~15：CMovePicF類別是實例J9_9_1「賽跑」所使用的類別。其中第13行有修改，原來的程式碼是 setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); 其目的是當點按了視窗關閉鈕 時，只會移除該視窗，而不會影響到其它視窗的執行狀態。
84
3. 行16~22：CGuessF類別是實例J9_9_2 「猜數遊戲」使用的類別。其中第18行有修改，解說同上。
4. 行23~50：CMainF類別是主視窗的類別，視窗內有三個按鈕選項。 第39~42行：當點按 （btnPlay1）鈕，建立與開啟 playF1「賽跑」視窗，並重新設定該視窗擺放位置。 第43~46行：當點按 （btnPlay2）鈕，建立與開啟 playF2「猜數遊戲」視窗，並重新設定該視窗擺放位置。 第47~48行：當點按 （btnEnd）鈕，結束應用程式 執行。
Similar presentations
