Posted on May 29

Tratamento de Erros e Excepções

Definições relacionadas

- Erro: É uma falha no código que impede a execução correcta de um programa. Erros podem ser de sintaxe, de lógica ou de execução. Um erro é uma condição inesperada que interrompe o fluxo normal do programa.
- Excepção: É um evento anormal ou inesperado que ocorre durante a execução de um programa e interrompe o fluxo normal das instruções. É uma situação anormal que pode ser prevista e tratada dentro do programa.
- Efeitos colaterais: São mudanças no estado do sistema que ocorrem como resultado da execução de uma função ou procedimento, que não estão relacionadas directamente ao seu retorno esperado. Ex: uma função que modifica uma variável global ou altera o conteúdo de um arquivo.
- Tratamento de Erros / Excepções: São práticas e mecanismos implementados para lidar com erros e excepções de forma controlada e previsível. Isso pode incluir o uso de blocos try-catch-finally, logging de erros, notificações ao usuário e outras acções para mitigar o impacto de problemas e garantir a robustez do sistema.
- Programação defensiva: É a abordagem de codificação que visa antecipar e lidar com possíveis erros ou condições inesperadas para garantir que o software continue funcionando corretamente, mesmo em casos não previstos.

Similaridades e Diferenças

Similaridades

Ambos indicam problemas ou eventos anormais durante a execução do programa.
Ambos podem interromper o fluxo normal do programa.
Ambos exigem tratamento adequado para evitar falhas no programa.

Diferenças

- Origem: Os erros geralmente se originam de problemas no código do programa, enquanto as excepções geralmente se originam de eventos externos ao programa.
- Previsibilidade: Erros geralmente são imprevisíveis, enquanto excepções podem ser previstas e antecipadas.
- Tratamento: O tratamento de erros nem sempre é possível, enquanto as excepções devem sempre ser tratadas ou propagadas.
- Natureza: Erros de execução podem incluir problemas como estouro de memória, enquanto excepções incluem condições como arquivos não encontrados ou acessos fora dos limites de um array.

Cenários mais comuns de Erros e Excepções

- Manipulação de Arquivos: Durante a leitura ou escrita de arquivos, podem ocorrer erros como "Arquivo não encontrado", "Permissão negada" ou "Erro de E/S". É importante verificar a existência de arquivos antes de abri-los e tratar as excepções relacionadas à abertura de arquivos.
- Manipulação de Base de dados: Durante a manipulação das bases de dados podem ocorrer erros como “Erro de conexão”, "Tabela não encontrada", "Chave duplicada" ou "Violação de chave estrangeira" . É importante verificar a integridade dos dados antes de inseri-los no banco de dados e tratar as excepções relacionadas às operações de banco de dados.
- Chamadas HTTP: Durante as chamadas HTTP podem ocorrer erros como "Conexão recusada", "Erro de tempo limite" ou "Erro de servidor". É importante verificar a conexão antes de fazer uma chamada HTTP e tratar as excepções relacionadas às chamadas HTTP.
- Retorno de Respostas HTTP: Durante o processamento das respostas HTTP podem ocorrer erros como "Código de status inválido" ou "Erro de sintaxe no corpo da resposta". É importante verificar o código de status antes de processar o corpo da resposta e tratar as excepções relacionadas ao processamento das respostas HTTP.
- Conexões TCP, UDP: Durante as conexões TCP e UDP podem ocorrer erros como "Conexão recusada", "Erro de tempo limite" ou "Erro de rede". É importante verificar a conexão antes de enviar ou receber dados e tratar as excepções relacionadas às conexões TCP e UDP.
- Conexão com servidores remotos: Durante as conexões com servidores remotos podem ocorrer erros como "Conexão recusada", "Erro de tempo limite" ou "Erro de DNS". É importante verificar a conexão antes de enviar ou receber dados e tratar as excepções relacionadas às conexões com servidores remotos.
- Concorrência e Paralelismo: Durante a execução concorrente ou paralela de código podem ocorrer erros como "Deadlock", "Race condition" ou "Erro de memória". É importante usar técnicas de programação defensiva, como bloqueios ou semáforos, e tratar as excepções relacionadas à concorrência e paralelismo.

Abordagem no Paradigma Orientadas a Objectos

Nas linguagens de programação orientadas a objectos, o tratamento de excepções é geralmente feito usando blocos try, catch, throw e finally. Esses blocos fazem parte das boas práticas de programação orientada a objectos e permitem que os programadores tratem excepções de maneira estruturada e organizada.
No bloco try, é possível definir o código principal que será executado. Se houver algum erro ou excepção durante a execução desse código, o controle será passado para o bloco catch, onde é possível tratar a excepção de maneira adequada.
O comando throw é usado para lançar uma excepção manualmente dentro do código. Isso pode ser útil quando é necessário interromper a execução do código em uma determinada situação e retornar um erro específico.
O bloco finally pode ser usado em conjunto com try-catch para garantir que determinadas instruções sejam executadas independentemente de ocorrer uma excepção ou não. Isso pode ser útil para garantir a liberação de recursos ou o fechamento de conexões, por exemplo.
Embora haja programadores que discordam do padrão try-catch-finally, é importante admitir que funciona e deve ser aplicados para o tratamento de blocos de execução. O uso adequado de try-catch-finally pode ajudar a evitar erros inesperados e melhorar a robustez e a confiabilidade do código.

Abordagem no Paradigma funcional

No paradigma funcional, o tratamento de erros se diferencia da abordagem tradicional orientada a objectos, oferecendo mecanismos mais robustos e expressivos para lidar com falhas e situações inesperadas. Ao invés de utilizar blocos try-catch para capturar excepções, as linguagens funcionais Adoptam técnicas que previnem e propagam erros de forma mais natural e segura.

Principais Características

- Imutabilidade: Valores imutáveis garantem que os dados não sejam alterados após sua criação, evitando efeitos colaterais e facilitando o raciocínio sobre o estado do programa. Isso torna o código mais previsível e menos propenso a erros.
- Gerenciamento de Retorno: Funções puras retornam um valor ou um tipo especial que indica a ausência de um valor. Essa abordagem elimina a necessidade de lançar excepções para indicar falhas, tornando o código mais declarativo e menos propenso a erros não tratados.
- Composição Funcional: Funções podem ser compostas para criar funções mais complexas, sem a necessidade de propagar explicitamente erros entre elas. Isso promove a modularidade e reutilização de código, facilitando o tratamento de erros de forma consistente.
- Tipagem Estática: A tipagem forte e inferida garante que os valores utilizados nas funções sejam compatíveis com os tipos esperados, evitando erros de tipo em tempo de execução. Isso torna o código mais robusto e menos propenso a falhas inesperadas.

Vantagens

- Código mais robusto e confiável: A imutabilidade, o gerenciamento de retorno e a tipagem forte garantem que o código seja menos propenso a erros e falhas inesperadas.
- Melhora na legibilidade e expressividade: O código funcional é geralmente mais conciso e declarativo, facilitando a leitura e o entendimento da lógica do programa.
- Facilidade de raciocínio sobre o estado do programa: A imutabilidade torna o estado do programa mais previsível e facilita o raciocínio sobre as possíveis falhas.
- Maior segurança e confiabilidade: A ausência de efeitos colaterais e a tipagem forte garantem que o código seja mais seguro e confiável.

Desafios

- Mudança de paradigma: Aprender a programar no paradigma funcional pode ser um desafio para programadores acostumados à programação orientada a objectos.
- Falta de familiaridade com ferramentas e bibliotecas: As ferramentas e bibliotecas para desenvolvimento funcional podem ser menos conhecidas e acessíveis do que as ferramentas para linguagens orientadas a objectos.
- Curva de aprendizado mais íngreme: A curva de aprendizado para dominar o paradigma funcional pode ser mais íngreme do que para linguagens orientadas a objectos.

Exemplos de Abordagens Diferentes

- Haskell: Utiliza os tipos Maybe com Just e Nothing para indicar a presença ou ausência de um valor, permitindo lidar com falhas de forma declarativa. Para erros mais detalhados, usa o tipo Either com Left para erros e Right para valores corretos.
- Erlang: Adopta o conceito de "processos leves" para isolar falhas e garantir a confiabilidade do sistema. Cada processo é independente, e falhas são tratadas através de um modelo de supervisão onde processos supervisores reiniciam processos falhos.
- Scala: Combina recursos da programação funcional e orientada a objetos, oferecendo mecanismos flexíveis para tratamento de erros, como Option, Try, e Either, que permitem uma abordagem robusta e composicional para lidar com falhas.
- Rust: Utiliza os tipos Result e Option para tratamento de erros. Result é usado para operações que podem falhar, com os variantes Ok para sucesso e Err para erro. Rust também promove a propagação de erros com o operador ?, permitindo um código mais conciso e seguro para erros de execução.
- F#: Como uma linguagem funcional da família .NET, F# oferece recursos poderosos para tratamento de erros. Ele utiliza discriminação de união, como Option e Result, e expressões match para lidar com valores de retorno opcionais e tratamento de erros de forma elegante e segura.

Apesar dos desafios, o paradigma funcional vem ganhando cada vez mais popularidade, e as técnicas de tratamento de erros funcionais estão sendo cada vez mais Adoptadas em linguagens tradicionais como C#, Java, Kotlin e Swift.
É importante ressaltar que a escolha da melhor abordagem para tratamento de erros depende do contexto específico do projeto, das características da linguagem de programação utilizada e da preferência pessoal do programador.

Destancando a Linguagem Go

A linguagem Go se destaca por sua abordagem singular ao tratamento de erros, optando por não utilizar o paradigma tradicional de excepções try-catch-throw-finally. Essa escolha, inicialmente desafiadora para alguns programadores, oferece vantagens significativas em termos de simplicidade, confiabilidade e controle sobre o fluxo do programa.

Fundamentos do Tratamento de Erros em Go

- Erro como Tipo de dado: Em Go, o erro é representado pelo tipo error. Isso significa que as funções podem retornar um valor de erro, permitindo que o programador identifique e trate falhas explícitamente.
- Verificação de Erros: A verificação de erros é essencial em Go. Após chamar uma função, é crucial verificar se o valor de retorno é um erro. Caso positivo, é possível registrar o erro, notificar o usuário ou interromper a execução do programa.
- Propagação de Erros: Os erros podem ser propagados através de várias chamadas de função. Ao invés de lançar excepções, Go utiliza a técnica de propagação de erros, permitindo que o erro seja tratado em um nível superior do código, caso necessário.
- Retorno de Erros em Funções sem Retorno: Em Go, é comum que funções que não possuem um valor de retorno explícito retornem um valor de erro. Isso garante que as falhas sejam comunicadas de forma consistente e que os programadores estejam cientes das possíveis situações de erro.

Vantagens da Abordagem de Go

- Simplicidade: O modelo de tratamento de erros em Go é mais simples e directo, evitando a complexidade dos blocos try-catch e excepções. Isso torna o código mais fácil de ler, entender e depurar.
- Confiabilidade: Ao tratar erros explicitamente, Go incentiva a escrita de código mais robusto e confiável. Os programadores assumem a responsabilidade de lidar com falhas, garantindo que o programa se comporte de forma previsível em diferentes cenários.
- Controle Granular: Os programadores podem decidir como lidar com cada tipo de erro, personalizando o comportamento do programa de acordo com suas necessidades.
- Desempenho: A abordagem de Go pode ser mais performante em alguns casos, pois evita a sobrecarga de excepções e o uso de mecanismos de captura e propagação de erros.

Desafios da Abordagem de Go

- Mudança de Mentalidade: Para programadores acostumados com linguagens que utilizam excepções, a abordagem de Go pode exigir uma mudança de mentalidade e adaptação.
- Gerenciamento Manual de Erros: O tratamento manual de erros em todas as funções pode se tornar trabalhoso em projectos maiores, exigindo disciplina e atenção aos detalhes.
- Falta de Mecanismos Automáticos: Go não possui mecanismos automáticos para lidar com erros não tratados, como um manipulador de excepções global. Isso requer que o programador implemente suas próprias estratégias para lidar com essas situações.

Recomendações

Para criar software robusto e resiliente, é fundamental tratar os erros e excepções de forma eficaz:

Considerar possíveis pontos de falha em todo o código.
Usar programação defensiva para antecipar problemas.
Fornecer mensagens de erro claras e documentar as excepções.
Libertar recursos adequadamente para evitar leaks e outros problemas.

Seguindo essas recomendações e aplicando as práticas exemplificadas, é possível construir sistemas que lidem com situações inesperadas sem comprometer a integridade e a experiência do usuário.

Conclusão

Devemos pensar que um bloco de instruções pode falhar. Um programa sempre lida com problemas inesperados, bem como efeitos colaterais. Para esses casos é recomendado tratar os erros e excepções.
Sistemas computacionais estão sempre sujeitos a falhas, por isso é crucial que o programador analise e identifique possíveis cenários onde erros podem ocorrer. Antecipar esses problemas e implementar estratégias de tratamento de erros robustas é essencial para garantir a resiliência e a confiabilidade do software.