先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Javaで数字を扱うときに突然エラーが出て止まってしまうことがあるんですが、どうすればいいんですか？」

先生

「それはArithmeticExceptionという算術演算で発生する例外かもしれません。特にゼロで割ろうとすると必ず起こりますよ。」

生徒

「ゼロで割るとエラーになるんですね。具体的にどうやって対処すればいいんですか？」

先生

「それでは、Javaのjava.langパッケージに含まれるArithmeticExceptionクラスについて基本から解説していきましょう。」

1. java.langパッケージとは

Javaのプログラムを書くときに欠かせないのがjava.langパッケージです。このパッケージにはStringやMath、Objectといった基本クラスが含まれており、開発者が特別にインポートしなくても自動で使えるようになっています。そのため初心者でも安心してプログラムを組める仕組みが整っています。

今回取り上げるArithmeticExceptionもこのjava.langに含まれており、数値演算中のエラーを表現する重要なクラスの一つです。

2. ArithmeticExceptionとは

ArithmeticExceptionはJavaの算術演算で発生する例外クラスです。特にゼロ除算、つまり割り算の分母にゼロを指定したときに自動的にスローされます。プログラムがこの例外に遭遇すると通常の処理は中断され、キャッチされない場合はエラーメッセージを表示して終了してしまいます。

数値演算を行うプログラムでは頻繁に発生する可能性があるため、必ず理解しておきたい基本的な例外です。

3. ArithmeticExceptionが発生する例

まずは簡単なサンプルコードで、どのように例外が発生するかを確認してみましょう。


public class ArithmeticExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 0;
        int result = a / b; // ゼロ除算で例外発生
        System.out.println("計算結果: " + result);
    }
}


Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at ArithmeticExceptionExample.main(ArithmeticExceptionExample.java:6)

このように、ゼロで割った瞬間にArithmeticExceptionが発生し、プログラムは強制終了してしまいます。これを防ぐためには例外処理が必要になります。

4. ArithmeticExceptionをtry-catchで処理する

Javaではtry-catch構文を使うことで、例外が発生してもプログラムを停止させずに処理を続けることができます。次の例を見てみましょう。


public class HandleArithmeticException {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 0;
        try {
            int result = a / b;
            System.out.println("計算結果: " + result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("算術エラーが発生しました: " + e.getMessage());
        }
        System.out.println("処理は継続されます。");
    }
}


算術エラーが発生しました: / by zero
処理は継続されます。

このようにcatchブロックで例外を補足すれば、プログラムが強制終了せずに後続処理を安全に続けることができます。

5. ArithmeticExceptionを回避する方法

例外処理を使うのも重要ですが、そもそも例外を発生させない工夫も大切です。ゼロ除算を避けるために分母がゼロでないかを事前にチェックする方法があります。


public class PreventArithmeticException {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 0;
        if (b != 0) {
            int result = a / b;
            System.out.println("計算結果: " + result);
        } else {
            System.out.println("分母がゼロなので計算できません。");
        }
    }
}


分母がゼロなので計算できません。

こうすることで、例外を未然に防ぎ、ユーザーにわかりやすいメッセージを表示することが可能になります。現実的な開発現場でもこのようなチェックは頻繁に行われます。

6. ArithmeticExceptionと他の例外の違い

ArithmeticExceptionはRuntimeExceptionを継承しているため非チェック例外に分類されます。つまり、コード上で必ずしもtry-catchを記述しなくてもコンパイルエラーにはなりません。これに対してIOExceptionなどのチェック例外は必ず処理を記述しなければなりません。

この違いを理解しておくと、プログラム設計の際にどの例外を明示的に扱う必要があるのかがわかりやすくなります。