プログラミング/例外処理

例外処理の基本概念

例外とは何か

例外（エクセプション）とは、プログラムの実行中に発生する予期せぬ異常や、通常の処理の流れを中断させる事象のことを指します。これは、ファイルの読み書きエラー、ネットワーク接続の問題、不正な入力値の処理など、さまざまな状況で発生します。

例外処理の重要性

例外処理は、以下の理由から非常に重要です：

• プログラムの安定性を確保する
• エラー発生時の適切な対応を可能にする
• システムの堅牢性を向上させる
• ユーザーに有益なエラー情報を提供する

基本的な例外処理の構文

try-catch-finally ブロック

基本的な例外処理の構文は以下のように構成されます：

try {
    // 例外が発生する可能性のあるコード
} catch (特定の例外クラス 例外変数) {
    // 例外発生時の処理
} finally {
    // 例外の有無に関わらず常に実行されるコード
}

例外のキャッチと処理

例外は、発生する可能性のあるコードを try ブロックで囲み、対応する catch ブロックで処理します。finally ブロックは、例外の有無に関わらず必ず実行されます。

主な例外の種類

例外の分類

例外は大きく2つに分類されます：

• チェック例外（Checked Exception）: コンパイル時にチェックされる例外
• 非チェック例外（Unchecked Exception）: 実行時にのみ発生する例外

代表的な例外

• IOException: ファイルや入出力に関連する例外
• NullPointerException: null参照に対する操作
• ArrayIndexOutOfBoundsException: 配列の範囲外アクセス
• ArithmeticException: 算術的な例外（ゼロ除算など）

例外のスロー

throw キーワード

throw キーワードを使用して、明示的に例外をスローできます：

if (age < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("年齢は負の値にできません");
}

独自の例外クラス作成

独自の例外クラスを作成することで、より具体的で意味のある例外処理が可能になります：

public class CustomValidationException extends Exception {
    public CustomValidationException(String message) {
        super(message);
    }
}

例外処理のベストプラクティス

適切な例外処理

• 具体的な例外をキャッチする
• 必要以上に広範囲な例外のキャッチを避ける
• 意味のあるエラーメッセージを提供する

例外のログ記録

例外は、デバッグと追跡のためにログに記録することが重要です：

try {
    // 処理
} catch (SomeException e) {
    logger.error("エラーが発生しました", e);
}

リソース管理と自動クローズ

try-with-resources

リソースの自動クローズを行う try-with-resources 構文：

try (FileReader reader = new FileReader("example.txt")) {
    // ファイル処理
} catch (IOException e) {
    // エラー処理
}
// リソースは自動的にクローズされる

演習問題

基本的な例外処理の実装

ユーザー入力の年齢に対して、不正な値（負の数）が入力された場合の例外処理を実装しなさい。

カスタム例外の作成

銀行口座の残高管理において、残高不足時にスローされるカスタム例外クラスを作成しなさい。

リソース管理

ファイルの読み書きを行うメソッドを作成し、適切な例外処理とリソース管理を実装しなさい。

まとめ

例外処理は、堅牢で信頼性の高いプログラムを作成するための重要な概念です。適切な例外処理により、プログラムの安定性と保守性を大幅に向上させることができます。