Tổng Quan Về Exception (Ngoại Lệ)
Trong quá trình lập trình, chúng ta thường gặp những tình huống bất ngờ, những sự cố không mong muốn xảy ra làm gián đoạn luồng thực thi của chương trình. Những sự cố này được gọi là ngoại lệ. Ví dụ, khi bạn cố gắng chia một số cho 0, hoặc khi bạn truy cập vào một phần tử không tồn tại trong một mảng, một ngoại lệ sẽ được ném ra.
Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cơ chế xử lý ngoại lệ trong Java. Bạn sẽ được làm quen với các khái niệm như try, catch, finally, throw, throws, và các loại ngoại lệ phổ biến. Chúng ta cũng sẽ đi sâu vào cách viết các khối code xử lý ngoại lệ hiệu quả và an toàn.
Một ví dụ rất rõ ràng về lợi ích của việc xử lý ngoại lệ trong Java. Để bạn hình dung rõ hơn về tầm quan trọng của việc này, mình xin đưa ra một ví dụ khác trong thực tế:
Ví dụ: Ứng dụng quản lý ngân hàng
Giả sử bạn đang phát triển một ứng dụng quản lý ngân hàng. Khi người dùng thực hiện giao dịch rút tiền, ứng dụng sẽ kiểm tra số dư tài khoản. Nếu số dư không đủ, một ngoại lệ sẽ được ném ra.
Nếu không xử lý ngoại lệ:
↳ Ứng dụng sẽ dừng hoạt động đột ngột, gây ra sự gián đoạn cho người dùng và có thể dẫn đến mất dữ liệu.
↳ Người dùng sẽ không nhận được thông báo về lý do tại sao giao dịch không thành công.
Nếu xử lý ngoại lệ:
↳ Ứng dụng sẽ bắt ngoại lệ này và hiển thị một thông báo thân thiện cho người dùng như "Số dư tài khoản không đủ".
↳ Người dùng sẽ hiểu rõ lý do và có thể thực hiện các hành động tiếp theo, chẳng hạn như nạp thêm tiền vào tài khoản.
↳ Ứng dụng sẽ tiếp tục hoạt động bình thường, cho phép người dùng thực hiện các giao dịch khác.
Exception (ngoại lệ) là gì?
Exception (ngoại lệ) là một sự kiện xảy ra trong quá trình thực thi của chương trình, gây ra sự gián đoạn bình thường của các lệnh. Khi một ngoại lệ xảy ra, hệ thống chạy ngoại lệ đó, chuyển điều khiển của chương trình đến bộ xử lý ngoại lệ. Ngoại lệ có thể xảy ra vì nhiều lý do như lỗi nhập xuất, lỗi truy cập cơ sở dữ liệu, lỗi chia cho 0, và nhiều lỗi khác.
Exception Handling (xử lý ngoại lệ) là gì?
Exception Handling (xử lý ngoại lệ) là cơ chế trong Java được sử dụng để xử lý các ngoại lệ. Cơ chế này cho phép bạn "bắt" các ngoại lệ và thực hiện hành động nào đó khi ngoại lệ xảy ra, thay vì để chương trình bị kết thúc một cách đột ngột. Việc xử lý ngoại lệ giúp đảm bảo chương trình chạy một cách trơn tru và không bị gián đoạn bởi các lỗi bất ngờ.
Các kiểu ngoại lệ trong Java
Trong Java, Throwable là lớp cơ sở cho tất cả các lỗi và ngoại lệ trong Java. Nó có hai lớp con chính: Exception và Error, ngoại lệ (exceptions) được phân loại thành nhiều loại khác nhau, mỗi loại đại diện cho một tình huống lỗi cụ thể. Việc hiểu rõ các loại ngoại lệ này sẽ giúp bạn viết code Java hiệu quả hơn và xử lý lỗi một cách chính xác. Để minh họa rõ hơn mối quan hệ này, bạn có thể hình dung một cây kế thừa như sau:
├──Exception
│ ├── RuntimeException
│ │ ├── NullPointerException
│ │ ├── ArithmeticException
│ │ └── (các lớp con khác của RuntimeException)
│ ├── IOException (checked exception)
│ └── SQLException (checked exception)
└──Error
├── OutOfMemoryError
├── StackOverflowError
└── (các lớp con khác của Error)
Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về lớp Exception và lớp Error trong Java.
Các từ khóa chính trong xử lý ngoại lệ:
Có 5 từ khóa được sử dụng để xử lý ngoại lệ trong java, đó là:
↳ try: Khối lệnh có thể ném ra ngoại lệ.
↳ catch: Khối lệnh bắt và xử lý ngoại lệ.
↳ finally: Khối lệnh luôn được thực thi, dù có ngoại lệ xảy ra hay không.
↳ throw: Ném ra một ngoại lệ.
↳ throws: Khai báo rằng một phương thức có thể ném ra một ngoại lệ.
Dưới đây là một số ngoại lệ thường gặp trong Java:
được chia thành các loại checked exceptions và unchecked exceptions.
1. Checked Exceptions
Checked exceptions là những ngoại lệ mà trình biên dịch yêu cầu phải được xử lý (thông qua khối try-catch hoặc khai báo với từ khóa throws).
IOException: Xảy ra khi có lỗi liên quan đến I/O (Input/Output) như đọc hoặc ghi file.
Ví dụ: Example.java
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Example {
public static void main(String[] args) {
try {
FileReader file = new FileReader("nonexistentfile.txt");
} catch (IOException e) {
System.out.println("Không tìm thấy tập tin");
}
}
}
SQLException: Xảy ra khi có lỗi liên quan đến cơ sở dữ liệu.
Ví dụ: Example.java
import java.sql.*;
public class Example {
public static void main(String[] args) {
try {
Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "user", "password");
} catch (SQLException e) {
System.out.println("Lỗi kết nối cơ sở dữ liệu!");
}
}
}
2. Unchecked Exceptions
Unchecked exceptions là những ngoại lệ mà trình biên dịch không yêu cầu phải được xử lý.
NullPointerException: Xảy ra khi cố gắng truy cập một đối tượng null.
Ví dụ: Example.java
public class Example {
public static void main(String[] args) {
String str = null;
System.out.println(str.length()); // Gây ra NullPointerException
}
}
ArrayIndexOutOfBoundsException: Xảy ra khi truy cập một chỉ số ngoài phạm vi hợp lệ của mảng.
Ví dụ: Example.java
public class Example {
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[5];
System.out.println(array[10]); // Gây ra ArrayIndexOutOfBoundsException
}
}
AArithmeticException: Xảy ra khi có lỗi trong các phép toán số học, chẳng hạn như chia cho số 0.
Ví dụ: Example.java
public class Example {
public static void main(String[] args) {
int result = 10 / 0; // Gây ra ArithmeticException
}
}
Việc xử lý ngoại lệ là một kỹ năng không thể thiếu đối với bất kỳ lập trình viên Java nào. Trong phần này, chúng ta sẽ tập trung vào các Checked Exceptions, những ngoại lệ mà trình biên dịch yêu cầu chúng ta phải xử lý. Chúng ta sẽ tìm hiểu cách khai báo, bắt và ném các ngoại lệ này.
Sự khác biệt giữa Checked Exception và Unchecked Exception
Checked Exception và Unchecked Exception là hai loại ngoại lệ (Exception) trong Java, mỗi loại có những đặc điểm và cách xử lý khác nhau.
Checked Exception (Ngoại lệ bắt buộc phải xử lý)
↳ Định nghĩa: Checked exceptions là những ngoại lệ mà trình biên dịch yêu cầu phải được khai báo hoặc xử lý. Chúng là con của lớp Exception, nhưng không phải là con của RuntimeException.
↳ Xử lý: Phải được xử lý bằng cách sử dụng các khối try-catch hoặc được khai báo bằng từ khóa throws trong chữ ký phương thức.
↳ Ví dụ: IOException, SQLException, FileNotFoundException, ClassNotFoundException.
↳ Khi nào xảy ra: Thường xảy ra trong các điều kiện mà một lập trình viên có thể dự đoán và cần phải chuẩn bị trước, chẳng hạn như lỗi I/O, lỗi kết nối cơ sở dữ liệu, hoặc các vấn đề về file.
Unchecked Exception (Ngoại lệ không bắt buộc phải xử lý)
↳ Định nghĩa: Unchecked exceptions là những ngoại lệ mà trình biên dịch không yêu cầu phải được khai báo hoặc xử lý. Chúng là con của RuntimeException.
↳ Xử lý: Không bắt buộc phải được xử lý hoặc khai báo. Tuy nhiên, nên xử lý chúng để tránh những lỗi tiềm ẩn.
↳ Ví dụ: NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException, IllegalArgumentException, ArithmeticException.
↳ Khi nào xảy ra: Thường xảy ra do lỗi lập trình, chẳng hạn như truy cập một chỉ số mảng không hợp lệ, gọi phương thức trên một đối tượng null, hoặc thực hiện các phép toán số học không hợp lệ.
Bảng so sánh sự khác biệt giữa Checked Exception và Unchecked Exception
| Đặc điểm | Checked Exception | Unchecked Exception |
|---|---|---|
| Kế thừa từ | Exception (ngoại trừ RuntimeException) | RuntimeException và các lớp con của nó |
| Yêu cầu xử lý | Có (bằng cách sử dụng try-catch hoặc khai báo throws) | Không bắt buộc |
| Kiểm tra tại thời điểm | Thời gian biên dịch (compile-time) | Thời gian chạy (runtime) |
| Khi nào xảy ra | Các tình huống ngoại lệ dự kiến, có thể chuẩn bị trước | Lỗi lập trình, lỗi logic |
| Ví dụ | IOException, SQLException | NullPointerException, ArithmeticException |
Hiểu rõ sự khác biệt giữa Checked Exception và Unchecked Exception là rất quan trọng để viết code Java hiệu quả và an toàn. Bằng cách xử lý các ngoại lệ một cách đúng cách, bạn có thể tạo ra các ứng dụng bền vững và đáng tin cậy hơn.