Eccezioni e classi di I/O

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Eccezioni e classi di I/O

Paolo Bison

Fondamenti di Informatica 1 A.A. 2004/05

Universit`a di Padova

Eccezioni e classi di I/O, Paolo Bison, A.A. 2004-05, 2004-11-27 – p.1/33

Errori in un programma

dati incompatibili con le istruzioni di un programma

divisione per zero

int div(int z, int y){

return z/y;

}

accesso a dati esterni

lettura da disco

int leggi(FileInputStream in){

return in.read();

}

(2)

Affrontare gli errori

tre fasi

rilevazione

segnalazione

gestione

Rilevazione dell’errore

esplicita

istruzioni che verificano la compatibilità dei dati if (y==0) <errore>;

return z/y;

implicita

il sistema run-time rileva l’errore

(3)

Segnalazione dell’errore

indicazione al chiamante di un errore

valore di ritorno

if (n<0) return -1;

variabile condivisa

if (n<0) {err=-1; return 0;}

attivazione di un segnale di errore per l’esecuzione di un “error handler”

if (n<0)

throw new IllegalArgumentException();

Gestione dell’errore

test esplicito

analisi del valore di ritorno o della variabile condivisa algoritmo + controllo errore non separati

if (fact(n)<0) <gestione errore>

fact(n); if (err<0) <gestione errore>

“error handler”

codice che viene attivato al verificarsi di un errore algoritmo + controllo errore separati

try

{ fact(n) }

catch (IllegalArgumentException ex)

{<gestione errore> }

(4)

Eccezioni in Java

oggetti che rappresentano eventi anomali

variabili d’istanza contegono valori relativi all’eccezione rappresentata

istanze di classi che estendono Throwable Throwable

..Error

..Exception

Error

condizione anormale che non dovrebbe mai accadere

Exception

condizione anormale che può essere gestita

Definizione di eccezioni

eccezioni predefinite

presenti nel sistema rappresentano errori relativi alla macchina virtuale e alle classi base

ArithmeticException

IndexOutOfBoundException

eccezioni definite dal programmatore

estensione della classe Exception o sue sottoclassi public class MyException

extends Exception{

}

(5)

Attivazione di una eccezione

esplicita

istruzione throw

throw <exception>;

public static int fact(int n){

if (n<0)

throw new UnsupportedOperationException();

if (n>10)

throw new IllegalArgumentException();

if (n==0) return 1;

else return n*fact(n-1);

}

implicita

il runtime crea un istanza di eccezione e la lancia

Gestione di una eccezione

istruzione try-catch-finally try

<block>

{ catch (<execeptId> <id>)

<block> }

almeno una clausola catch deve essere presente

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Terminazione di un blocco

corretta

vengono eseguite tutte le istruzioni senza che vi sia alcun errore

anormale

se durante l’esecuzione di una istruzione del blocco vi è un errore, il blocco termina lanciando una eccezione

Semantica del try-catch

se il blocco del try termina correttamente l’istruzione termina correttamente

se viene segnalata una eccezione, si cerca in sequenza una clausola catch che abbia come

<execeptId> la classe dell’eccezione o una sua superclasse

se questa clausola esiste, si assegna al <id> il riferimento all’eccezione e si esegue il blocco

corrispondente; la condizione di terminazione è data dalla terminazione di questo blocco

se NON esiste tale clausola, l’istruzione termina

lanciando l’eccezione

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Esempio

for (i=0;i<nums.length;i++) try

{ ris[i]=fact(nums[i]);}

catch(UnsupportedOperationException e) { ris[i]=fact(-nums[i]);}

catch(IllegalArgumentException e) { ris[i]=0;}

Eccezioni “checked” o “unchecked”

“checked”

il compilatore verifica che i metodi lancino solamente le eccezioni che sono dichiarate nell’intestazione del metodo

clausola throws

SimpleMatrix add (SimpleMatrix x) throws InvalidMatrixException

“unchecked”

eccezioni derivate da RuntimeException e Error per le quali il compilatore non verifica la condizione

Input/Output in Java

stream

sequenza di byte o caratteri (16 bit)

flusso dal/al programma

associazione con dispositivi esterni tastiera, video, file

Operazioni su stream

apertura

lettura

scrittura

chiusura

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Package java.io

classi per la gestione dell’I/O

File

FileDescriptor InputStream

..ByteArrayInputStream ..FileInputStream ..FilterInputStream ....BufferedInputStream ....DataInputStream

....LineNumberInputStream ....PushbackInputStream ..ObjectInputStream ..PipedInputStream ..SequenceInputStream ..StringBufferInputStream

ObjectInputStream.GetField ObjectOutputStream.PutField ObjectStreamClass

ObjectStreamField OutputStream

..ByteArrayOutputStream ..FileOutputStream ..FilterOutputStream ....BufferedOutputStream ....DataOutputStream ....PrintStream

..ObjectOutputStream ..PipedOutputStream RandomAccessFile

Reader

..BufferedReader ....LineNumberReader ..CharArrayReader ..FilterReader ....PushbackReader ..InputStreamReader ....FileReader

..PipedReader ..StringReader StreamTokenizer

Writer

..BufferedWriter ..CharArrayWriter ..FilterWriter

..OutputStreamWriter ....FileWriter

..PipedWriter ..PrintWriter ..StringWriter

OutputStream

classe astratta

metodi

void write(int b) scrive un byte

void write(byte[] b)

scrive i byte contenuti in b

void write(byte[] b,int off,int len) scrive len byte di b a partire da off

close()

chiude lo stream

IOException

(10)

InputStream

classe astratta

metodi

int read()

legge un byte e lo ritorna come int; ritorna -1 se byte non disponibile

int read(byte[] b,int off,int len)

legge al massimo len byte nell’array b a partire da off; ritorna il numero di byte letti o -1

int available()

ritorna il numero di byte che possono essere letti immediatamente

close()

chiude lo stream

IOException

Flussi standard

flussi predefiniti a run-time

associati a dispositivi esterni

individuati da variabili nella classe System

flusso disp. var. classe

std. in tastiera System.in BufferedInputStream

std. out terminale System.out PrintStream

std. err terminale System.err PrintStream

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PrintStream

ereditarietà

java.io.OutputStream

java.io.FilterOutputStream java.io.PrintStream

metodi

non generano IOException

void print, println (<type> arg)

stampa la rappresentazione di diversi tipi (boolean, char, char[], int, long, float, double,String, Object)

boolean checkError

ritorna true se e solo è avvenuta una IOException

BufferedInputStream

ereditarietà

java.io.InputStream

java.io.FilterInputStream

java.io.BufferedInputStream

metodi

ridefinisce i metodi dichiarati in InputStream

int read()

int read(byte[] b, int off, int len)

int available()

(12)

FileInputStream

legge bytes da un file

ereditarietà

java.io.InputStream

java.io.FileInputStream

costruttore

FileInputStream(String name)

crea un FileInputStream aprendo una connessione in lettura con il file name

metodi

ridefinisce i metodi dichiarati in InputStream

FileOutputStream

scrive bytes su un file

ereditarietà

java.io.OutputStream

java.io.FileOutputStream

costruttore

FileOutputStream(String name)

crea un FileOutputStream aprendo una connessione in scrittura con il file name

FileOutputStream(String name, boolean append) come il precedente; se append è true le successive operazioni di scrittura aggiungono ai dati esistenti

metodi

(13)

Lettura/scrittura file binari

classi che permettono di scrivere o leggere flussi di dati di tipo base espressi in maniera binaria

DataOutputStream

DataInputStream

la rappresentazione binaria usata è indipendente dall’architettura

file portabili

DataOutputStream

permette di scrivere elementi di tipo base in un formato binario

ereditarietà

java.io.OutputStream

java.io.FilterOutputStream java.io.DataOutputStream

i metodi possono lanciare una IOException

costruttore

DataOutputStream(OutputStream out)

crea un DataOutputStream per scrivere dati sul

stream out

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DataOutputStream: metodi

oltre a ridefinire i metodi ereditati

void write(int) void write(byte[] b, int off, int len)

definisce metodi per scrivere in forma binaria elementi di tipo base:

void writeBoolean(boolean)

void writeByte(int)

void writeBytes(String)

void writeChar(int)

void writeChars(String)

void writeDouble(double)

void writeFloat(float)

void writeInt(int)

void writeLong(long)

void writeShort(int)

void writeUTF(String)

e sapere il numero di byte scritti

int size()

DataInputStream

permette di leggere elementi di tipo base scritti in un formato binario

ereditarietà

java.io.InputStream

java.io.FilterInputStream java.io.DataInputStream

i metodi possono lanciare una IOException

costruttore

DataInputStream(InputStream in)

crea un DataInputStream per leggere dati dal

stream in

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DataInputStream: metodi

oltre ad avere i soliti metodi di lettura,

definisce metodi per leggere elementi di tipo base espressi in forma binaria :

boolean readBoolean()

int readByte()

char readChar()

void readDouble(double)

float readFloat()

void readFully(byte[])

int readInt()

long readLong()

short readShort()

int readUnsignedByte()

int readUnsignedShort()

String readUTF()

e saltare un certo numero di byte

int skipBytes(int)

External Merge Sort

dati memorizzati in una struttura sequenziale

file

dimensione N dei dati deve essere potenza di 2

N = 2 ^k

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External Merge Sort: esempio

-7 -1 3 5 -2 6 -9 7

|

-7

_|

-1

_|

3

_|

5

_|

-2

_|

6

_|

-9

_|

7

_|

|

-7

|

3

|

-2

|

-9

|

-1

|

5

|

6

|

7

|

-7 -1

|

3 5

|

-2 6

|

-9 7

|

-7 -1

|

-2 6

|

3 5

|

-9 7

|

-7 -1 3 5

|

-9 -2 6 7

|

-7 -1 3 5

_|

|

-9 -2 6 7

_|

|

-9 -7 -1 -2 3 6 5 7

_|

External Merge Sort: algoritmo

l’algoritmo si basa su due passi:

distribute

si considera il file di ingresso formato da sotto-sequenze (run) ordinate di una certa

lunghezza (all’inizio 1) e si distribuiscono queste sotto-sequenze su due file differenti

merge

si fondono le sotto-sequenze a due a due, ciascuna presa da uno dei due file generati al passo

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