第11章 例外

例外は、クラスThrowableのインスタンス(Objectの直接サブクラス)またはそのサブクラスの1つによって表されます。

Throwableとそのすべてのサブクラスは、まとめて例外クラスです。

クラスExceptionおよびErrorは、Throwableの直接サブクラスです。

未チェック例外クラスは、実行時例外クラスおよびエラー・クラスです。

チェックされた例外クラスは、チェックされていない例外クラス以外のすべての例外クラスです。 つまり、チェックされた例外クラスはThrowableであり、RuntimeExceptionとそのサブクラスおよびErrorとそのサブクラス以外のすべてのサブクラスです。

プログラムは、Java SE Platform APIの既存の例外クラスをthrow文で使用したり、必要に応じて、追加の例外クラスをThrowableのサブクラスまたは任意のサブクラスとして定義できます。 例外ハンドラ(§11.2)のコンパイル時チェックを利用するには、通常、ほとんどの新しい例外クラスをチェック例外クラスとして定義します。つまり、RuntimeExceptionのサブクラスではないExceptionのサブクラスとして定義します。

クラスErrorは、クラス階層のExceptionとは異なるThrowableの別のサブクラスであり、プログラムが慣用句「} catch (Exception e) {」(§11.2.3)を使用して、リカバリが通常不可能なエラーを捕捉せずにリカバリが可能なすべての例外をキャッチできるようにします。

Throwableのサブクラスを汎用にすることはできません(§8.1.2)。

次の4つの理由のいずれかで例外がスローされます。

ほとんどの例外は、それらが発生したスレッドによるアクションの結果として同期的に発生し、プログラム内でそのような例外が発生する可能性があると指定された時点で発生します。 非同期例外とは対照的に、プログラムの実行のどの時点でも発生する可能性のある例外です。

非同期例外は、Java Virtual Machineの内部エラーまたはリソース制限の結果としてのみ発生し、Javaプログラミング言語のセマンティクスを実装できません。 スローされる非同期例外は、VirtualMachineErrorのサブクラスのインスタンスです。

VirtualMachineErrorのサブクラスであるStackOverflowErrorは、nativeメソッドの実行またはJava Virtual Machineリソースの制限により、メソッドの起動(§15.12.4.5)および非同期によって同期的にスローされる可能性があることに注意してください。 同様に、VirtualMachineErrorの別のサブクラスであるOutOfMemoryErrorは、クラス・インスタンスの作成時(§15.9.4、§12.5)、配列の作成時(§15.10.2、§10.6)、クラス初期化時(§12.4.2)、ボクシング変換時(§5.1.7)、および非同期で同期的にスローされます。

Java SEプラットフォームでは、非同期例外がスローされる前に、少量の実行が制限されます。

非同期例外はまれですが、高品質のマシン・コードを生成する場合は、そのセマンティクスの適切な理解が必要です。

前述の遅延は、最適化されたコードが、Javaプログラミング言語のセマンティクスに従い、これらの例外を処理することが実用的なポイントで検出およびスローすることを許可されています。 単純な実装では、各制御転送命令の時点で非同期例外をポーリングする場合があります。 プログラムは有限サイズであるため、非同期例外を検出する際の合計遅延にバインドされます。 制御転送間で非同期例外が発生しないため、コード・ジェネレータには、パフォーマンス向上のために制御転送間で計算を並べ替える柔軟性があります。 Marc Feeley著『Polling Efficiently on Stock Hardware』、Proc. 1993 Conference on Functional Programming and Computer Architecture、デンマーク、コペンハーゲン、pp. 179-187がさらに読むことをお勧めします。

クラス・インスタンス作成式(§15.9)は、次のいずれかの場合に例外クラスEをスローできます。

メソッド呼出し式(§15.12)は、次のいずれかの場合に例外クラスEをスローできます。

ラムダ式(§15.27)は例外クラスをスローできません。

switch式(§15.28)は、次のいずれかの場合に例外クラスEをスローできます。

他のすべての種類の式について、その直前の副次式の1つがEをスローできる場合、式は例外クラスEをスローできます。

Primary :: [TypeArguments] Identifier形式のメソッド参照式(§15.13)は、Primaryサブ式で例外クラスをスローできる場合に、例外クラスをスローできることに注意してください。 対照的に、ラムダ式は何もスローできず、例外分析を実行する直後の副式もありません。 例外クラスをスローできる、式および文を含むラムダ式の本体です。

throw文(§14.18)で、スローされた式に静的型Eがあり、finalまたはeffective final例外パラメータではない場合、スローされた式がスローできるEまたは例外クラスをスローできます。

たとえば、文throw new java.io.FileNotFoundException();はjava.io.FileNotFoundExceptionのみをスローできます。 正式には、java.io.FileNotFoundExceptionのサブクラスまたはスーパークラスを「スロー」できるわけではありません。

スローされた式がcatch句Cの最終的または事実上最終的な例外パラメータであるthrow文では、次の場合に例外クラスEをスローできます。

try文(§14.20)は、次のいずれかの場合に例外クラスEをスローできます。

switch文(§14.11)は、次のいずれかの場合に例外クラスEをスローできます。

Sに即時に含まれる式または文がEをスローできる場合、その他の文Sは例外クラスEをスローできます。

コンストラクタ呼出し(§8.8.7.1)は、次のいずれかの場合に例外クラスEをスローできます。

Eがチェック例外クラスで、Eがメソッドまたはコンストラクタのthrows句で宣言されているクラスのサブクラスでない場合に、メソッドまたはコンストラクタ本体がいくつかの例外クラスEをスローできる場合、コンパイル時にエラーが発生します。

Eがチェック例外クラスで、Eがラムダ式によってターゲット指定された関数型のthrows句で宣言されているクラスのサブクラスでない場合に、ラムダ本体が一部の例外クラスEをスローできる場合、コンパイル時にエラーが発生します。

指定されたクラスまたはインタフェースのクラス変数イニシャライザ(§8.3.2)または静的イニシャライザ(§8.7)がチェックされた例外クラスをスローできる場合、コンパイル時にエラーが発生します。

名前付きクラスのインスタンス変数イニシャライザ(§8.3.2)またはインスタンス・イニシャライザ(§8.6)がチェック例外クラスをスローできる場合、コンパイル時にエラーが発生します。ただし、指定されたクラスに少なくとも1つの明示的に宣言されたコンストラクタがあり、例外クラスまたはそのスーパークラスのいずれかが、各コンストラクタのthrows句で明示的に宣言されている場合を除きます。

匿名クラスのインスタンス変数イニシャライザまたはインスタンス・イニシャライザ(§15.9.5)が例外クラスをスローできる場合、コンパイル時エラーは発生しないことに注意してください。 名前付きクラスでは、明示的なコンストラクタ宣言に対して適切なthrows句を宣言することによって、初期化子によってスローされる例外クラスに関する情報を伝播するのはプログラマの責任です。 クラスのイニシャライザによってスローされたチェック済例外クラスと、クラスのコンストラクタによって宣言されたチェック済例外クラスの間のこの関係は、匿名クラス宣言に対して保証されます。これは、明示的ではないためです。コンストラクタ宣言が可能であり、Javaコンパイラは、イニシャライザがスローできるチェックされた例外クラスに基づいて、匿名クラス宣言に適したthrows句を持つコンストラクタを常に生成します。

catch句がチェックされた例外クラスE₁を捕捉できる場合にコンパイル時にエラーが発生し、catch句に対応するtryブロックが、E₁のサブクラスまたはスーパークラスであるE₁またはExceptionのスーパークラスでないかぎり、チェックされた例外クラスをスローできるとはかぎりません。

catch句が例外クラスE₁を捕捉でき、直前に囲んだtry文の先行するcatch句を捕捉E₁またはE₁のスーパークラスを捕捉できる場合、コンパイル時にエラーが発生します。

catch句がチェック例外クラスE₁を捕捉でき、catch句に対応するtryブロックがチェック例外クラスE₂をスローできる場合、Javaコンパイラは警告を発行することをお薦めします。ここで、E₂ <: E₁および直前に囲んだtry文のcatch句がチェック例外クラスE₃をキャッチできます。ここで、E₂ <: E₃ <: E₁をキャッチします。

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

class StaticallyThrownExceptionsIncludeSubtypes {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new FileNotFoundException();
        } catch (IOException ioe) {
            // "catch IOException" catches IOException
            // and any subtype.
        }

        try {
            throw new FileNotFoundException();
              // Statement "can throw" FileNotFoundException.
              // It is not the case that statement "can throw"
              // a subtype or supertype of FileNotFoundException.
        } catch (FileNotFoundException fnfe) {
            // ... Handle exception ...
        } catch (IOException ioe) {
            // Legal, but compilers are encouraged to give
            // warnings as of Java SE 7, because all subtypes of
            // IOException that the try block "can throw" have
            // already been caught by the prior catch clause.
        }

        try {
            m();
              // m's declaration says "throws IOException", so
              // m "can throw" IOException. It is not the case
              // that m "can throw" a subtype or supertype of
              // IOException (e.g. Exception).
        } catch (FileNotFoundException fnfe) {
            // Legal, because the dynamic type of the exception
            // might be FileNotFoundException.
        } catch (IOException ioe) {
            // Legal, because the dynamic type of the exception
            // might be a different subtype of IOException.
        } catch (Throwable t) {
            // Can always catch Throwable.
        }
    }

    static void m() throws IOException {
        throw new FileNotFoundException();
    }
}

try { ... }
catch (Foo f) { ... }
catch (Bar | SubclassOfFoo e) { ... }