JAVA基礎程式設計班

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1 JAVA 基礎程式設計班 [ 第 8 章 ] 例外與檔案處理 國立台灣大學資訊工程學系暨研究所 資訊系統訓練班 講師 : 宋浩

2 章節目錄 8-1 例外處理 8-2 自訂例外 8-3 檔案處理 8-4 序列化處理 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 2

3 8-1 例外處理 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 3

4 例外處理 (Exception-handling) Java 程式語言非常嚴謹, 對程式的錯誤處理有一套很嚴謹的處理機制 除了在編譯時期嚴格的檢查原始碼可能產生的錯誤之外, 在程式執行時期也提供了相關的處理機制, 而這項機制稱為 例外處理機制 (Exception-handling Mechanishm) 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 4

5 Java 的例外與錯誤 程式執行時可能產生不正常的情況, 而這不常的情況可能是所謂的 例外, 比方說 : 開啟一個不存在的檔案 除數為零 陣列的存取超出了索引值的範圍 未載入相關的套件即使用套件中的類別 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 5

6 為什麼要有例外? 如果沒有例外處理 public class ReadFile { public void Read() { 開啟檔案 ; 決定檔案大小 ; 配置記憶體 ; 將檔案讀入記憶體 ; 關閉檔案 ; } } 指定檔案不存在檔尾記號損毀, 無法決定大小記憶體不足檔案毀損, 讀檔失敗檔案他人使用中, 無法關閉 程式停止! 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 6

7 用 if-else 來處理例外呢? public class ReadFile { public int Read() { int ErrCode = 0; 開啟檔案 ; if ( 檔案存在 ) { 決定檔案大小 ; if ( 檔案大小已定 ) { 配置記憶體 ; if ( 記憶體足夠 ) { 將檔案讀入記憶體 ; if ( 讀入成功 ) { } } } else } else { } else { } } else { ErrCode = -3; } 關閉檔案 ; if ( 檔案無法關閉 && 無其它錯誤 ) ErrCode = -4; else ErrCode = -5; ErrCode = -6; return ErrCode; } ErrCode = -2; 開始操作檔案內容 ; ErrCode = -1; 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 7

8 Java 例外的概念 (1) Java 將所有的例外 (Exception), 通通宣告成物件, 且全部繼承 Throwable 物件 java.lang.object Throwable Error Exception CheckedException RuntimeException 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 8

9 Java 例外的概念 (2) Java VM Errors 此區所發出的例外事件,JVM 會自行處理 Checked Exceptions 此區所發出的例外事件, 是 Java 強迫要求程式師一定要處理的, 如不處理, 則 Compile 時期就會發生錯誤訊息 Runtime Exceptions 此區所發出的例外事件, 是使用者操作不小心所引起的, 程式師可處理可不處理,Java 並沒有硬性規定要攔截此類 Exception 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 9

10 常見 JVM Errors 介紹 Error ThreadDeath VirtualMachineError ThreadDeath: 當一個程式無預警停止時, 就會發出此錯誤 VirtualMachineError: 當 JVM 內部出現無法解決的問題時, 就會發出此錯誤 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 10

11 常見 Checked Exceptions 介紹 ClassNotFoundException: 當存取一個不存在或不正確的類別時, 就會發出此例外 CloneNotSupportedException: 嘗試呼叫.Clone(), 但該類別並未支援時, 會發出此例外 DataFormatException: 嘗試將一個資料指定給型態不符的物件時, 就會發出此例外 IOException: 檔案不存在, 或開檔不成功時, 就會發出此例外 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 11

12 常見 Runtime Exceptions 介紹 例外名稱 例外狀況 ArithmeticException 分母為零時 IndexOutOfBoundsException 索引值超過物件上限時 ArrayIndexOutOfBoundsException 陣列索引值超過上限時 ( 子類別 ) StringIndexOutOfBoundsException 字串索引值超過上限時 ( 子類別 ) NegativeArraySizeException 當宣告陣列時, 索引值為負數時 NullPointerException 呼叫了一個內容為 null 的變數 ArrayStoreException 陣列元素型態與陣列所宣告不合 ClassCastException 類別轉型 (Casting) 失敗 IllegalArgumentException 傳入參數型態不符 NumberFormatException parse 轉型失敗 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 12

13 Java 的例外處理程序 對於 Java 而言, 每個 Exception 都是一個物件 也就是說, 當程式發生 Exception 時, 就會產生某個特定的 Exception 物件 如果程式在執行時真的產生了異常情況,JVM 會依照一定的程序來處理異常情況, 過程如下 : 1. 中止產生異常情況的指令的執行 2. 產生此異常情況的 Exception 物件 3. 如果設計者有撰寫處理該 Exception 的程式碼, 則交由該區段的程式碼來處 理 ; 如果沒有設計處理的程式碼, 則交由 JVM 處理 4. 如果是由 JVM 來處理 Exception 物件, 則程式會異常終止 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 13

14 Java 的例外處理範例 以下的範例顯示若沒有使用例外處理的語法時, 程式會在產生例外的敘述上停止執行 : 程式 9-1:Chap9\No Try.java 01: public class NoTry{ 02: public static vod main (String[] args){ 03: int count; 04: 05: String showname[]={ 06: "Alex", 07: "Ivy", 08: "Fanny" 09: }; 10: 11: for (count=0; count<4; count++){ 12: System.out.println(" 第 "+count + 個名字是 :"+showname[count]); 13: } 14: System.out.println(" 程式執行結束 "); 15: } 16: } 程式的執行結果為 : 第 0 個名字是 :Alex 第 1 個名字是 :Ivy 第 2 個名字是 :Fanny Exception in thread "main" java.lang. ArrayIndexOutOfBoundsException: 3 at NoTry.main (Notry.java:12) 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 14

15 try-catch (1) try-catch 是 Java 程式的例外處理敘述, 該語法中的處理如下 : try { // 可能產生例外的敘述 } catch (ExceptionType E1) { // 產生 ExceptionType 例外時, 要處理的敘述 } catch (Exception E2) { // 產生其他的例外時, 要處理的敘述 } 在語法 try 區段中包含了可能產生例外的程式碼 catch 敘述後以 ( ) 表示需要處理的例外的類別,e1 或是 e2 則是產生的例外物件 catch 可以有多個區段, 可分別用來處理不同的例外情況 當程式進入 try 區段執行敘述時, 如果沒有發生例外, 則程式會在執行完 try 區塊中的敘述後跳過所有的 catch 區段, 繼續往下執行 如果在執行 try 區段中的敘述時產生例外, 則程式會由例外的發生點跳出 try 區段, 並嘗試進入第一個 catch 區段 如果該例外可以由該 catch 後的 Exception 類別處理, 則程式會進入該 catch 區段, 並執行相關的敘述 執行完畢後, 程式不會再執行其他 catch 區段的判斷, 而是直接跳出整個 try-catch 敘述 如果第一個 catch 區段無法處理 ( 或稱為 捕捉 ) 該例外, 程式會繼續執行其他的 catch 區段, 並且判斷 Exception 類別 如果所有的 catch 區塊都無法捕捉程式產生的例外,JVM 會停止該程式的執行 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 15

16 try-catch (2) 以上一個 NoTry.java 範例加上捕捉例外的機制來示範如何撰寫 try-catch : 程式 9-2:Chap9\Try1.java 01: public class Try1 { 02: public static void main (String[] args){ 03: int count; 04: 05: String showname[] = {"Alex","Ivy","Fanny"}; 06: 07: try{ 08: for (count=0; count<4; count++){ 09: System.out.println(showName[count]); 10: } 11: } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e){ 12: System.out.println(e.toString()); 13: System.out.println(" 陣列索引超範圍 "); 14: } catch (Exception e){ 15: System.out.println(" 其餘的錯誤 " + e.getmessage()); 16: } 17: System.out.println(" 程式執行結束 "); 18: } 19: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 16

17 try-catch (3) 程式的執行結果為 : Alex Ivy Fanny java.lang.arrayindexoutofboundsexception: 3 陣列索引超範圍程式執行結束 範例程式中將列印字串陣列的內容放在 try 區段中, 由上一個範例得知在迴圈執行時會產生 ArrayIndexOutOfBoundsException 的例外 因此在第一個 catch 區段中試圖捕捉該例外, 而 e 是當捕捉到這個例外時所產生的物件 程式的第 12 行使用了 tostring() 方法來列印出該例外的相關訊息 程式執行時也有可能會產生我們在設計時無法得知的例外 因此第二個 catch 區段嘗試捉 Exception 類別的例外, 因為這個類別是所有例外的父類別, 所以如果程式產生了不同於 ArrayIndexOutOfBoundsException 例外而第一個 catch 區段無法捕捉到時, 此區段會負責捕捉其他的例外 我們可以從程式的執行結果得知, 程式在執行完第 11~13 行的例外處理後, 並不會再執行第 14 和 15 行中的敘述而是直接跳離整個 try-catch 區塊, 且執行第 17 行的敘述 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 17

18 catch 區段的順序 在上述的範例程式中, 如果刪除第 11~13 行的程式, 那執行的結果會是 : Alex Ivy Fanny 其餘的錯誤 3 程式執行結束 其中的 3 是第 15 行程式中的 getmessage() 方法所產生的訊息 必需注意的是因為 Exception 類別是所有例外的父類別, 因此不可以將 Exception 類別放在第一個 catch 區段中, 除非只使用一個 catch 區段 若將上一個範例程式的順序修改 : } catch (Exception e) { System.out.println(" 其餘的錯誤 " + e.getmessage()); } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { System.out.println(e.toString()); System.out.println(" 陣列索引超出範圍 "); } 因為 Exception 類別會捕捉所有的 Checked Exception 因此第二個 catch 區段並無作用, 所以該程式在編譯時會產生 exception.java.lang.arrayindexoutofboundsexception has already been caught 的錯誤 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 18

19 finally 區塊 (1) 程式在執行 try 區段時, 如果產生例外, 則程式會跳到相關的 catch 區段去處理, 並在處理完成後, 再直接跳出 try-catch 區段 也因此 try 區段中產生例外的程式行以下的程式碼並不會被執行 這樣的執行流程可能會產生一些問題 例如 : 如果你打算在 try 區段中撰寫開檔 寫入 關檔等程序, 但程式在進行寫入的動作時產生了例外, 那 關檔 的動作就無法執行了 因此 try-catch 敘述中還提供了 finally 區段來保證某此程式碼一定可以執行 只要設計了 try-catch 機制, finally 區段是一個不論例外是否發生, 它都一定會執行的一個區段 如果你打算在 try 區段中撰寫開檔, 寫入 關檔等程序, 那可以將開檔 寫入的動作放在 try 區段中, 而將 關檔 的動作寫在 finally 區段中, 以確定在 寫入 的動作產生了例外時, 還可以關閉開啟的檔案 要是你擔心如果在 開檔 的動作就產生例外, 而程式在 finally 區段中無法關閉未開啟的檔案時, 還可以在 finally 區段中再設計 try-catch 區段來捕捉這項例外 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 19

20 finally 區塊 (2) 參考以下的範例, 並了解 finally 區段的執行情形 : 程式 9-3:Chap9/try2.java 01:public class Try2 { 02: public static void main(string[] args){ 03: int i, j, result; 04: 05: i = 100; 06: j = 0; 07: 08: try{ 09: result = i / j; 10: } catch (ArithmeticException e){ 11: System.out.println(" 除數不得為零 "); 12: } catch (Exception e){ 13: System.out.println(" 其餘的錯誤 "); 14: } finally { 15: System.out.println(" 執行 finally 區段 "); 16: } 17: System.out.println(" 程式執行結束 "); 18: } 19: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 20

21 finally 區塊 (3) 程式的執行結果為 : 除數不得為零執行 finally 區段程式執行結束 範例程式的第 6 行中, 特地將 j 的值設定為 0, 因此程式第 9 行執行時會產生 ArithmeticException 的例外 在執行完第 11 行的敘述後, 程式會再執行第 行的 finally 區段的內容, 最後再執行第 17 行的程式碼 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 21

22 finally 區塊 (4) 修改第 6 行的敘述改為 j = 10, 雖然不會有例外產生, 但程式仍然會執行第 14~15 行 程式 9-3:Chap9/try2.java 01:public class Try2 { 02: public static void main(string[] args){ 03: int i, j, result; 04: 05: i = 100; 06: j = 10; 07: 08: try{ 09: result = i / j; 10: } catch (ArithmeticException e){ 11: System.out.println(" 除數不得為零 "); 12: } catch (Exception e){ 13: System.out.println(" 其餘的錯誤 "); 14: } finally { 15: System.out.println(" 執行 finally 區段 "); 16: } 17: System.out.println(" 程式執行結束 "); 18: } 19: } 因此, 執行的結果會是 : 執行 finally 區段程式執行結束 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 22

23 finally 區塊 (5) 雖然 try-catch 機制中 finally 是不管例外是否產生它都一定會執行的區段, 但是在特殊的情況下 finally 區段仍然有可能會無法執行完該區段中的所有程式碼 唯一會導致 finally 區段不執行的情況是 JVM 不再執行, 例如 : 呼叫 System.exit(0) 或是電腦當機 如果以上述的範例為例, 如果我們在 finally 區段中加上 System.exit(0) 的敘述, 如下列所示 : finally { System.exit(0); System.out.println(" 執行 finally 區段 "); } 那程式執行結果就會變成 : 除數不得為零 實際上該程式在執行完 System.exit(0) 時就已經執行完畢了, 所以 finally 區段中的第二行敘述當然就不會再被執行了 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 23

24 finally 區塊 (6) 最後, 我們將 finally 區段做個總整理, 如果有下列的程式碼 : // 敘述一 try { // 敘述二 } catch (Exception e) { // 敘述三 } finally { // 敘述四 } 如果有以下的情況發生, 敘述四執行的狀況分別為 : 1. 如果敘述一產生例外, 則敘述四不會執行 2. 不管敘述二是否產生例外, 敘述四都會執行 3. 不管敘述三是否產生例外, 敘述四都會執行 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 24

25 throws 敘述 (1) Java 程式語言要求 programmer 必需自行處理可能產生 Checked Exception 的程式碼 但其實當例外產生時, 你也可以不要使用 try-catch 機制立即處理它 可以取代的作法是 : 將它 丟 (throws) 出來給另一支程式處理 如果要使用這種方法, 則必需使用 throws 關鍵字 參考以下的範例 : 程式 9-4:Chap9/Throws1.java 01:public class Throws1 { 02: public static void main(string[] args){ 03: int a = 10, b = 0; 04: double result = 0; 05: try{ 06: result = calculate(a, b); 07: } catch (ArithmeticException e){ 08: System.out.println(" 除數不得為零 "); 09: } catch (Exception e){ 10: System.out.println(" 其他的例外 "); 11: } 12: System.out.println("result 的值為 :" + result); 13: System.out.println(" 程式執行結束 "); 14: } 15: 16: public static double calculate(int i, int j) throws ArithmeticException{ 17: return i/j; 18: } 19: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 25

26 throws 敘述 (2) 程式執行結果為 : 除數不得為零 result 的值為 0 程式執行結束 注意範例程式中第 16 行 calculate 方法的宣告方式 該方法會傳回兩數相除的結果, 預估該方法可能產生除數為零的情況 但在 calculate 方法中, 我們並沒有撰寫捕捉例外的程式碼, 而是使用了 throws 關鍵字將例外丟出 此時呼叫該方法的程式區段就必需撰寫 try-catch 來捕捉可能產生的例外 這就是第 5 到第 11 行程式使用 try-catch 的原因 請注意 : 使用 throws 並不代表方法一定會丟出例外 範例程式中是因為我們特地將除數設定為 0,calculate 方法才會丟出例外 請自行將第 3 行程式中的 b 設定為非 0 的數值, 例如 :1 程式的執行結果會是 : result 的值為 :10.0 程式執行結束 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 26

27 throws 敘述 (3) 方法中的程式碼在執行的過程中可能會產生不只一種類型的例外, 你可以使用逗號將各種例外區隔開來以便處理不同類型的例外 例如 : public static double calculate(int i, int j) throws ArithmeticException, Exception{ // 相關程式碼 ; } 或者也可以直接將所有可能產生的例外物件都轉型成 Exception 物件, 例如 : public static double calculate (int i, int j) throws Exception{ // 相關程式碼 ; } 範例程式中如果直接將 ArithmeticException 的例外物件轉型為 Exception 的例外物件, 程式的執行結果仍會是相同的有一點必需要知道的是 : Throws1.java 中的 calculate() 方法丟出來的 ArithmeticException 例外是屬 Runtime Exception 這類型的例外也可以不需要自行捕捉, 程式也可以通過編譯 因此即使 main() 方法中只有 : double result = calculate (a, b) System.out.println(" 程式執行結束 "); 這兩行敘述, 程式依然可以通過編譯 只是當例外產生時程式會不正常的終止 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 27

28 throws 敘述 (4) 如果方法中丟出來的例外是屬於 Checked Exception, 在呼叫該方法時就不能不去處理它 否則, 程式在編譯時就會產生 unreported exception 的編譯錯誤 例如 : 程式 9-5:Chap9/Throws2.java 01:public class Throws2 { 02: public static void main(string[] args){ 03: trytoaccess(); 04: System.out.println(" 程式執行結束 "); 05: } 06: 07: public static void trytoaccess() 08: throws IOException{ 09: System.out.println(" 嘗試使用 Method"); 10: } 11: } 則必需在呼叫 trytoaccess() 方法時使用 try-catch 程式才能通過編譯 例如 : try{ trytoaccess(); } catch (IOException e){} 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 28

29 Call Stack 機制 在宣告方法時, 如果使用了 throws 關鍵字將可能產生的例外丟出, 那麼呼叫此方法的類別就必需使用 try-catch 來補捉例外 這種將例外一直往上層丟出, 直到該例外被處理為止的機制就稱為 Call Stack 機制 但如果呼叫此方法的類別又沒有處理產生的例外時, 程式會發生什麼樣的情況呢? 請參考下圖 : 假定主程式 main() 呼叫 A( ) 方法, 而 A( ) 方法中又呼叫了 B( ) 方法, 而 B( ) 方法中又呼叫了 C( ) 方法, 但目前, 各方法中都沒有設計 try-catch 的機制 如果 C( ) 方法中產生了例外, 此例外會往上丟給 B( ) 方法處理 如果無法處理, 該例外會再丟給 A( ) 方法來處理 同樣的, A( ) 如果無法處理, 該例外會再丟給 main( ) 方法來處理 最後則由 JVM 來處理接到的例外並且中止程式的執行 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 29

30 8-2 自訂例外 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 30

31 使用 throw 關鍵字 (1) 雖然 Java 語言已經提供了相當多的例外類別, 但有時候, 為了設計出更 User Friendly 的程式, 我們可能需要自己設計例外處理的機制 在探討如何自定例外之前, 我們要先了解 throw 關鍵字的使用 throw 關鍵字用在方法的內部, 請不要和用於方法宣告時的 throws 關鍵字混為一談 如果在方法內部想要丟出例外的類別物件時需使用 throw 關鍵字 為了能夠自定例外類別, 我們先了解 Exception 類別產生物件的方式 常用的 Exception 類別的建構子有 : Exception() 建構子 Exception(String message) Exception (String message, Throwable cause) Exception(Throwable cause) 作用建立一個 Exception 建立一個 Exception 物件, 並指定例外訊息為 message 建立一個 Exception 物件, 並指定例外訊息為 message, 同時將產生例外的原因 cause 傳入 建立一個 Exception 物, 同時將產生例外的原因 cause 傳入 throw 關鍵字可以用來丟出例外物件, 它可以丟出 Java 內部的例外物件, 也可以丟出自定的例外物件,throw 的語法如下 : throw 例外物件 ; throw new Exception (" 自定的例外訊息 "); // 丟出 Java 例外物件 // 丟出匿名的例外物件 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 31

32 使用 throw 關鍵字 (2) 程式 9-6 : Chap9\Throw1.java 01: public class Throw1{ 02: public static void main(string[] args) { 03: trytocalculate(10, 0); 04: trytocalculate(10, 2); 05: } 06: 07: public static void trytocalculate(int x, int y) { 08: if (y == 0) { 09: try { 10: throw new Exception("Divided by Zero!!!"); 11: }catch (Exception e) { 12: System.out.println(e.toString()); 13: } 14: } else { 15: System.out.println("The Result is : " + x / y); 16: } 17: } 18: } 執行的結果為 : 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 32

33 使用 throw 關鍵字 (3) 範例程式在第 10 行使用了 throw 來丟出一個自定的例外物件, 因為 throw 會產生例外物件, 所以程式必需使用 try-catch 來捕捉產生的例外 Exception 中的 除數不得為零!!! 的訊息會在例外物件產生時傳入該物件中 你也可以不需要直接處理這個例外物件, 但是要再將這個物件丟出來, 例如改寫範例程式的第 11~13 行為 : catch (Exception e) { throw e; } 如果是用這樣的處理方式, 則必需要有另一個程式來呼叫 main 方法, 並且在該程式中使用 try-catch 來處理例外 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 33

34 自定例外類別 (1) 01: class MyException extends Exception{ 02: private int value; 03: MyException (int value){ 04: this.value = value; 05: } 06: public String tostring(){ 07: String s = " 本程式執行無效 \n" + 08: " 錯誤代碼為 " + value + " \n" + 09: " 請將此代碼告知管理人員 \n"; 10: return s; 11: } 12: } MyException 類別繼承自 Exception 類別, 第 3 行的建構子需要傳入一個整數值當作是自定的錯誤代碼 程式的第 6~11 行改寫了 tostring() 方法, 新的 tostring() 方法會顯示出錯誤代碼及相關的訊息 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 34

35 自定例外類別 (2) 再來, 以下的程式碼示範如何丟出 MyException 類別的例外訊息 : 01: public static void trytocalculates (int x, int y){ 02: if (y == 0){ 03: try{ 04: throw new MyException(0); 05: } catch (MyException e){ 06: System.out.println(e.toString()); 07: } 08: } else { 09: System.out.println(" 結果為 : " + x / y); 10: } 11: } trytocalculates(int x, int y) 方法會計算兩數相除的結果, 但是除數 y 不可以為 0, 如果 y 的值為 0, 在程式的第 4 行會丟出 MyException 類別的例外, 並指定錯誤代碼為 0 程式的第 5 行會捕捉這個例外物件, 並且在第 6 行利用 tostring() 方法顯示錯誤訊息 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 35

36 自定例外類別 (3) main() 的內容 : 程式 9-7:Chap9/Throws2.java 01: public class Throw2{ 02: public static void main (String[] args) { 03: trytocalculates(10, 0); 04: trytocalculates(10, 2); 05: } 06: } 第 3 行的程式碼由於傳入的參數會導致除數為 0 的情況, 該行程式會引發們定的 MyException 例外物件, 並顯示自訂的錯誤訊息 程式的執行結果為 : 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 36

37 課堂練習 PT81 例外練習 (PT81.java): 設計一個程式在執行時需要輸入一個整數數值 請考慮可能產生的例外情況, 例如 : 未輸入數值, 數值格式不正確等情形 如果例外產生, 請使用 throw 的方式直接丟出例外, 並顯示相關訊息 如果沒有例外產生, 請利用該數值計算正方形的面積 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 37

38 8-3 檔案處理 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 38

39 串流 串流 (Stream) 將各類儲存媒體 (Floppy, HDD, CD- ROM ) 內的資料, 統一成固定格式, 以利讀取與寫入 輸入串流 輸出串流 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 39

40 File 類別 (1) 在 JAVA 中, 檔案的讀 寫 在螢幕上顯示訊息 記憶體的存取, 或是網路資源的使用等動作, 都被視為 串流 (Stream) 串流 可以被視為資料輸出 輸入的通道 JAVA 將處理串流資料的相關類別放於 java.io 套件之中, 需事先引用這個套件 在實際探討串流資料處理之前, 我們先來了解 File 類別 嚴格說來, 它並不屬於串流的類別, 因為該類別中的方法並不會牽涉到檔案的讀寫, 但該類別會被用來提供檔案或是目錄的相關資訊, 包括了檔案的建立, 大小 修改日期 存取權限等資訊 等等 File 類別包含了三種型態的建構子 : 建構子 File(String pathname, String filename) File(String pathname) File(Object parent, String child) 作用 以上層的路徑名稱 parent, 並以 filename 字串的內容為檔案名稱, 建立新的 File 物件 將 pathname 的內容轉換為絕對路徑, 並在該路徑下建立新的 File 物件 以上層的路徑物件 parent, 以 child 字串的內容為子目錄的路徑或名稱, 建立新的 File 物件 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 40

41 File 類別 (2) 在目前的目錄下建立一個參考到 test.txt 檔案的 File 物件 : File f1 = new File("test.txt"); File 類別也可以用來處理目錄, 例如 : File f2 = new File("c:\\TestDir"); 如果是在 Windows 系統下, 該程式碼會產生一個指向 c:\testdir 目錄的物件 會使用到 \\ 是因為在 Windows 系統下的目錄符號 \ 剛好是 Java 中跳脫字元的前置符號, 所以使用了 \\ 來代替實際的 \ 符號 當然, 如果你是要在 Linux 平台下執行 Java 程式, 那目錄符號要更改為 / 你也可以直接參考到指定目錄下的檔案, 例如在 windows 系統下以下的兩行程式都會參考到 c:\testdir\test.txt 檔案 : File f3 = new File("c:\\TestDir\\test.txt"); File f4 = new File("c:\\TestDir","test.txt"); 或者產生一個參考到目錄的 File 物件, 再利用該物件參考到檔案, 例如 : File f5 = new File("c:\\TestDir"); File f6 = new File( f5, "test.txt"); 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 41

42 File 類別的方法 (1) File 類別也提供相當多的方法來處理檔案或是目錄, 有些方法單用於目錄或是檔案, 有些方法則是可以共用, 請參考下表 : 方法作用 boolean canread() 判斷是否可以根據提供的路徑讀取指定的檔案 如果可以, 則傳回 true, 如果不可以, 則傳回 false boolean canwrite() 判斷是否可以根據提供的路徑寫檔 如果可以, 則傳回 ture, 如果不可以, 則傳回 false boolean exists() 判斷指定的路徑下是否有指定的檔案 File getabsolutefile() String getabsolutepath() String getname() String getparent() boolean isdirectory() boolean isfile() long lastmodified() long length() File[] listfiles() boolean renameto(file dest) 根據 File 物件參考的內容, 取得指定的檔案參考 根據 File 物件參考的內容, 取得檔案的絕對路徑 根據 File 物件參考的內容, 取得目錄或是檔案的名稱, 但不會包含路徑根據 File 物件參考的內容, 取得上一層的路徑名稱 根據 File 物件參考的內容, 判斷是否為目錄 根據 File 物件參考的內容, 判斷是否為檔案 根據 File 物件參考的內容, 取得該檔案最後被修改的日期, 傳回毫秒值, 並以 1970 年一月一日零時為計算基準, 如果傳回 OL, 代表該檔案不存在根據 File 物件參考的內容, 取得檔案的長度 根據 File 物件參考的內容, 取得該路徑下所有的檔案名稱 將 File 物件參考的內容更改為指定的 dest 名稱 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 42

43 File 類別的方法 (2) 通常我們會先用 isfile 方法來判斷物件是否為檔案, 再利用相關的方法來操作其他的需求 : 程式 10-2:Chap 10\File 2.java 01: import java.io.file; 02: import java.util.date; 03: 04: class File2{ 05: public static void main(string[] args) { 06: File f = new File("c:\\Work\\Chap10\\Test.java"); 07: System.out.println("f 物件是否存在 :"+ f.exists()); 08: System.out.println("f 物件是否為檔案 :"+ f.isfile()); 09: System.out.println("f 物件是否可以讀取 :"+ f.canread()); 10: System.out.println("f 物件是否可以寫入 :"+ f.canwrite()); 11: System.out.println("f 物件的實際名稱為 :"+ f.getname()); 12: System.out.println("f 物件的修改日期為 :"+ new Date(f.1astModified()); 13: System.out.println("f 物件的實際大小為 :"+ f.length() +"Bytes"); 14: System.out.println("f 物件的絕對路徑為 :"+ f.getabsolutepath()); 15: System.out.println("f 物件的路徑為 :"+ f.getparent()); 16: } 17: } 程式的執行結果為 : f 物件是否存在 :true f 物件是否為檔案 :true f 物件是否可以讀取 :true f 物件是否可以寫入 :true f 物件的實際名稱為 :Test.java f 物件的修改日期為 :Sun Oct 30 12:20:30 CST 2005 f 物件的實際大小為 :104 Bytes f 物件的絕對路徑為 :c:\work\chap10\test.java f 物件的路徑為 :c:\work\chap10 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 43

44 File 類別的方法 (3) 用 java 模擬 Windows 的 dir 指令, 或 Unix 的 ls 指令 : 程式 10-3:Chap 10\File 3.java 01: import java.io.file; 02: 03: 04: class File3{ 05: public static void main(string[] args) { 06: File f = new File("C:\\java\\"); 07: File[] lists = f.listfiles(); 08: int i ; 09: 10: for (i = 0 ; i<lists.legngth-1 ; i++) ; 11: if (lists[i].isdirectory()) { 12: System.out.println("<Dir>\t"); 13: } else { 14: System.out.println(lists[i].getName()+"\t"+lists[i].length()+"Bytes"); 15: } 16: } 17: } 18: } 執行的結果類似 : File1.class File1.java File2.class File2.java 680 Bytes 319 Bytes 1587 Bytes 729 Bytes 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 44

45 File 類別的方法 (4) 更改檔名 : import java.io.*; public class FileRename { public static void main(string[] args) { File fs = new File(args[0]); File fd = new File(args[1]); } } if (fs.exists()) { if (!fd.exists()) { if (fs.renameto(fd)) { System.out.println(fs.getName() + " 已改名為 " + fd.getname()); System.out.println("1 file(s) has been renamed!"); } } } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 45

46 字元串流的處理 JAVA 的緩衝處理 緩衝資料流 (Buffered Stream) 藉由一塊記憶體緩衝區來連結 I/O 資料流, 並讓資料的操作能夠增加效能 相關類別 InputStreamReader BufferedReader 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 46

47 BufferedReader (1) 我們也可以使用 BufferedReader 來儲存自鍵盤輸入的資料, 藉由該類別中的 readline 方法可以一次讀取整行的資料, 請參考以下的範例 : 程式 10-8:Chap 10\ InputStreamReader 2.java 01: import java.io.*; 02: 03: public class InputStreamReader 2 { 04: public static void main(string[] args) { 05: InputStreamReader ir = new InputStreamReader(System.in); 06: BufferedReader br = new BufferedReader(ir); 07: float salary; 08: 09: try{ 10: System.out.print(" 請輸入月薪 :"); 11: salary = Float.parseFloat(br.readLine()); 12: System.out.print(" 你的年薪是 :"+salary*12); 13: } catch (IOException e) { 14: System.out.println(e.toString()); 15: } catch (Exception e) { 16: System.out.println(e.toString()); 17: } 18: } 19: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 47

48 BufferedReader (2) 程式的執行結果為 : 請輸入月薪 :35 你的年薪是 :420.0 程式的第 6 行將 InputStreamReader 物件轉為 BufferedReader 物件, 而在程式的第 11 行則使用 readline 方法來讀取輸入的整行資料 由於讀入的資料是 String 型態的資料, 所以, 再使用 Float.parseFloat() 方法來將資料轉為 float 型態 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 48

49 課堂練習 PT82 串流練習 (PT82.java): 以 InputStreamReader 寫一個程式可以分別詢問使用者他的 : 名字 年齡 性別 輸入完後再將結果印在畫面 : Hi 名字 ( 先生 / 小姐 ) 你好, 你今年年齡歲 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 49

50 讀寫檔案 JAVA 中讀寫檔案的方法有許多種 在此介紹英文與中日韓文語系中最常使用的兩種類別工具 : 英文讀寫 : DataInputStream / DataOutputStream 中日韓文讀寫 : FileReader / FileWriter 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 50

51 Input/Output Stream DataInputStream 和 DataOutputStream 類別是位元資料處理的串接類別 DataInputStream 與 DataOutputStream 須藉由 FileInputStream 與 FileOutputStream 對檔案做存取 假設有一檔案 file1.txt 內容為 : 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 51

52 DataInputStream 以下的範例示範如何使用 DataInputStream 類別, 並讀取 file1.txt 檔案中的資料 : 程式 10-14:Chap 10\ DataInputStream1.java import java.io.*; class DataInputStream1 { public static void main(string[] args) throws IOException { FileInputStream fis = new FileInputStream("file1.txt"); DataInputStream dis = new DataInputStream(fis); int i; } } while((i = dis.read())!= -1) { System.out.print((char) i); } dis.close(); fis.close(); 程式的執行結果為 : You will always on my mind.?_??????f??±x???n?? 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 52

53 DataOutputStream 以下的範例示範如何使用 DataOutputStream 類別, 並將資料寫入 File2.txt 檔案中 : 程式 10-15:Chap 10\ DataOutputStream 1.java 01: import java.io.*; 02: 03: public class DataOutputStream 1 { 04: public static void main (String[] args) throws IOException { 05: FileOutputStream fos = new FileOutputStream("file2.txt"); 06: DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos); 07: 08: byte[] c = {'J', 'a', 'v', 'a'}; 09: dos.write( c); 10: 11: fos.close(); 12: dos.close(); 13: } 14: } 範例程式的第 5 行建構出一個 FileOutputStream 物件, 並將此物件傳給 DataOutputStream 物件 程式的第 9 行使用 write() 方法將資料寫入 File2.txt 檔案中 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 53

54 FileReader/FileWrite 類別 不論是 FileInputStream FileOutputStream DataInputSteam DataOutputStream 類別, 它們都是針對位元組資料所設計的類別 對於亞洲體系的文字, 由於使用的是雙位元的資料, 這些類別並無法很完善的處理這些類型的資料 如果要處理雙位元的資料, 我們必需使用 FileReader BufferedReader FileWrite BufferedWriter 等類別 處理方式請參考下圖 : File 類別 File 類別 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 54

55 FileReader 類別 以下的範例示範如何使用 FileReader 類別, 並讀取 file1.txt 檔案中的資料 : 程式 10-16:Chap 10\ FileReader1.java 01: import java.io.*; 02: 03: public class FileReader1 { 04: public static void main (String[] args) throws IOException { 05: File f = new File("file1.txt"); 06: FileReader fr = new FileReader(f); 07: int i; 08: 09: while((i = fr.read())!=-1) { 10: 11: System.out.print((char) i); 12: } 13: fr.close(); 14: } 15: } 程式執行的結果為 : You will always on my mind. 北風傳來了熟悉的聲音 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 55

56 FileWriter 類別 以下的範例示範如何使用 FileWrite 類別, 並將字串寫入 file3.txt 檔案中的資料 : 程式 10-17:Chap 10\ FileWriter 1.java 01: import java.io.*; 02: 03: public class FileWriter 1 { 04: public static void main (String[] args) throws IOException { 05: File f = new File("file3.txt"); 06: FileWriter fw = new FileWriter(f); 07: 08: String str = "Java is easy to learn.\n"; 10: 11: fw.write(str); 12: fw.close(); 13: } 14: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 56

57 課堂練習 PT83 檔案輸出入練習 (PT83.java): 假定某位學生的紀錄如下 : 姓名 :name, 字串型態, 值為 Alex 數學成績 :mathrecord,int 型態, 值為 95 國文成績 :chnrecord,int 型態, 值為 90 英文成績 :engrecord,int 型態, 值為 94 請建構串流物件 out, 並將該筆記錄寫入 record.txt 檔案中, 再將 record.txt 檔案的內容讀出, 並顯示在螢幕上 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 57

58 8-4 序列化處理 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 58

59 序列化處理 (1) 序列化 : 將物件寫進串流中 ObjectInputStream 反序列化 : 將被寫進串流中的物件讀出 ObjectOutputStream 要序列化某個類別, 則該類別須實作 Serializable 介面 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 59

60 序列化的處理 (2) 程式 10-18:Chap 10\ Employee.java 01: import java.io.*; 02: 03: public class Employee implements Serializable { 04: private String name; 05: private String ID; 06: private float salary; 07: 08: Employee(String name, String ID, float salary) { 09: this.name = name; 10: this.id = ID; 11: this.salary = salary; 12: } 13: public String getname(){ 14: return name; 15: } 16: public String getid() { 17: return ID; 18: } 19: public float getsalary() { 20: return salary; 21: } 22: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 60

61 序列化的處理 (3) 程式 10-19:Chap 10\ WriteData.java 01: import java.io.*; 02: 03: public class WriteData { 04: public static void main(string[] args) { 05: Employee[] s = new Employee[2]; 06: 07: s[0] = new Employee("Alex","001", f); 08: System.out.println(s[0].getName()); 09: System.out.println(s[0].getID()); 10: System.out.println(s[0].getSalary()); 11: 12: s[1] = new Employee("Ivy","002", f); 13: System.out.println(s[1].getName()); 14: System.out.println(s[1].getID()); 15: System.out.println(s[1].getSalary()); 16: 17: try{ 18: FileOutputStream fs = new FileOutputStream("Employee.txt"); 19: ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fs); 20: out.writeobject(s); 21: out.close(); 22: fs.close(); 23: } catch (IOException e){ 24: System.out.println(e.toString()); 25: } 26: } 27: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 61

62 序列化的處理 (4) 程式的執行結果為 : Alex Ivy 程式執行後你會在目錄下找到 Employee.txt 文字檔, 但無法直接瀏覽該檔的內容 範例程式的第 5 行宣告一個 Employee 陣列, 可用來儲存 2 筆資料 而程式的第 7~15 行分別建立 Employee 物件, 並且將物件的內容顯示在螢幕上 程式的第 18~22 行是本範例程式的重點 第 18 行宣告了一個 FileOutputStream 物件, 用來將內容寫入 Employee.txt 檔案中 再於第 19 行程式中將 FileOutputStream 物件傳遞給 ObjectOutputStream, 並建立新的 ObjectOutputStream 物件 第 20 行程式中, 使用 ObjectOutputStream 物件的 WriteObject 方法將 Employee 陣列的內容寫入 Employee.txt 檔案中 寫入的方式很簡單, 但請注意, 程式中寫入 Employee 陣列的資料, 因此在讀取資料時, 也必需將檔案的內容輸入 Employee 陣列中, 否則會因型態不符而產生 classcastexception 的例外 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 62

63 序列化的處理 (5) 程式 10-20:Chap 10\ ReadData.java 01: import java.io.*; 02: 03: public class ReadData { 04: public static void main(string[] args) { 05: try{ 06: FileInputStream fs = new FileInputStream("Employee.txt"); 07: ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fs); 08: 09: Employee[] s = (Employee[] ) in.readobject(); 10: 11: for(int i = 0 ; i<s.length; i++) { 12: System.out.println(s[i].getName()); 13: System.out.println(s[i].getID()); 14: System.out.println(s[i].getSalary()); 15: } 16: in.close(); 17: fs.close(); 18: } catch (Exception e) { 19: System.out.println( e.tostring()); 20: } 21: } 22: } 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 63

64 序列化的處理 (6) 程式的執行結果為 : Alex Ivy 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 64

65 回家作業 HW8 (1) 1. 庫存系統練習 (HW81.java): 假設有一個庫存系統, 在存貨類別的處理方面, 庫存的計算可能會有兩例外狀態 : 一種是庫存數量小於 0(NegativeStockException), 另一種是需要提出的貨品數量大於庫存量 (ShortStockExctpion) 請設計上述兩個例外類別, 並使用 throw 來測試例外 2. 存款利息計算程式 (HW82.java) : 假定有以下的資料型態 : String name; float premium; float irate; // 儲存姓名的資料 // 代表銀行存款的本金數額 // 代表銀行的存款利率 請設計一個程式, 使用者可以由鍵盤依次輸入上述的資料, 輸入完成後, 再將輸入的內容顯示在螢幕上, 並依輸入的本金和利率, 再計算一年的存款利息 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 65

66 回家作業 HW8 (2) 3. 猜數字程式 v2 (HW83.java): 請改進 HW61.java 的猜數字程式 以 BufferedReader 的方法讓使用者可以一直猜, 直到猜對正確答案為止 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 66

67 繳交回家作業 PT8 ( 課堂練習 ) 與 HW8 ( 回家作業 ) 請一起繳交 把相關 *.java 檔案以 zip 或 rar 壓縮並取名為 學號.zip 或 學號.rar 並附件到 中寄到 : 主旨 :[JAVA245][hw][8] 姓名 收件人 :allan@csie.org Deadline: 下一次上課前 台灣大學資訊工程系資訊系統訓練班 67