JAVA 7편 - 예외처리

Jino·2022년 12월 22일
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JAVA

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➡️ 작성일 : 2022.11.10

프로그램 오류의 종류

에러가 발생하는 시점에 따라 분류

  1. 컴파일 에러 : 컴파일 시 발생하는 에러
    • 주로 문법 오류로 부터 발생(Syntax Errors)
    • “가장 좋은 에러는 컴파일 에러다"
    • 상대적으로 발견이 쉽고 해결이 간단
  2. 런타임 에러 : 실행 시 발생하는 에러
    • 프로그램이 실행되면서 JVM 에 의해 감지된다.
  3. 논리적 에러 : 실행은 되지만 의도와 다르게 동작하는 것
  • 자바에서는 런타임 시 발생할 수 있는 프로그램 오류를 에러와 예외로 구분하였다.

Exception 클래스 (예외)

  • 예외(Exception)는 발생하더라도 수습이 가능한 비교적 덜 심각한 오류
    http://www.tcpschool.com/java/java_exception_class
  • 자바에서 예외가 발생하면 예외 클래스로부터 객체를 생성하여 해당 인스턴스를 통해 예외처리를 수행한다.
  • 예외클래스는 두 그룹으로 나뉘어진다.
    • Exception 클래스와 그 자손들 → Exception 클래스들이라고 부름
    • RuntimeException 클래스와 그 자손들 → RuntimeException 클래스들이라고 부름
  • Exception 클래스들
    • 주로 외부의 영향으로 발생할 수 있는 것들
    • 사용자의 실수와 같은 외적인 요인에 의해 발생하는 예외
      • 존재하지않는 파일 이름 입력
      • 입력 실수
      • 잘못된 데이터 형식 입력
    • checked exception 이라고도 한다.
      • 컴파일러가 코드 실행 전에 예외 처리 코드 여부를 검사하기 때문
      • 해당 예외들을 발생시킬수 있는 코드들을 예외처리를 해주지 않을 경우 컴파일시 에러가 발생한다.
  • RuntimeException 클래스들
    • 프로그래머의 실수로 발생하는 예외
      • 배열 범위 초과
      • null인 참조변수 호출
      • 클래스간 잘못된 형변환
      • 정수 나누기 0 시도
    • unchecked exception 이라고도 한다.
      • 컴파일러가 코드 실행 전에 예외 처리 코드 여부를 검사하지않기 때문
      • 해당 예외들은 컴파일러가 검사하지 않으므로 예외처리를 해주지 않는 상황이어도 컴파일이 정상 수행된다. (예외처리를 강제하지 않는다.)
        • RuntimeException 에 대해 예외처리가 강제된다면 예외처리 구문이 지나치게 많아지기때문

예외처리

  • 프로그램 실행 시 발생할 수 있는 예기치 못한 예외의 발생에 대비한 코드를 작성하는 것
  • 목적
    • 예외발생으로 인해 실행중인 프로그램의 갑작스런 비정상 종료를 막는것
    • 정상적인 실행상태를 유지할 수 있도록하는것
  • 발생한 예외를 처리하지 못하면 프로그램은 비정상 종료되며
  • 처리하지 못한 예외(uncaught exception)는 JVM의 예외처리기(UncaughtExceptionHandler) 가 받아서 예외의 원인을 화면에 출력한다.

방법 1. try - catch - finally

try {
    // 예외가 발생할 가능성이 있는 코드를 삽입
} 
catch (ExceptionType1 e1) {
    // ExceptionType1 유형의 예외 발생 시 실행할 코드
} 
catch (ExceptionType2 e2) {
    // ExceptionType2 유형의 예외 발생 시 실행할 코드
} 
finally {
    // finally 블럭은 옵셔널
    // 예외 발생 여부와 상관없이 항상 실행
}
  • try 블럭 실행
  • catch 블럭은 try 블럭에서 발생한 예외에 따른 catch 블럭 실행
    • 처리하고자 하는 Exception 종류를 작성하면 내부적으로 instanceOf 를 통해 검사
    • 여러 catch 블럭을 작성 가능
      • 이경우 예외 발생시 catch 블럭에 작성된 Exception 종류 중 일치하는 catch 문 블럭만 실행되고 예외처리 코드가 종료되거나 finally 블럭으로 넘어간다.
      • catch 블럭은 위에서부터 순차적으로 검사를 진행하므로 상위 예외를 검사하는 로직이 하위 예외를 검사하는 로직보다 위에 있는 경우 컴파일 에러 발생
    • 발생한 예외와 catch 블럭에 작성된 Exception 이 일치하는 블럭을 찾지 못한다면
      catch 블럭은 실행되지 않으며 예외는 처리되지 못한다.
  • finally 블럭은 옵션, 포함하여 작성하였다면 예외 발생 여부에 관계없이 항상 실행
    • try 블럭에 return 문이 있는경우에도 finally 블럭이 먼저 실행된 후 return 이 수행된다.
  • 주의
    • catch 블럭 내에 또다른 try-catch 블럭이 포함된 경우 같은 이름의 참조변수(모두 Exception e 를 사용하는 경우)를 사용해서는 안된다.

방법 2. 예외전가 - throws

void method() throws Exception1, Exception2, ... ExceptionN {
		// 메서드 내용
}  

// ----------------------------------------------------

public static void main(String[] args) {
        try {
            someClass.method();
        } catch (Exception1 e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
  • 특정 메서드 내에서 예외발생시 메서드를 호출한 메서드에게 예외를 전달하여 예외처리를 떠맡기는 것
  • 메서드는 자신의 내부에서 발생할 수 있는 예외들을 throws 와 , 로 구분해 작성한다.
  • 해당 메서드를 호출한 메서드는 throws 에 작성된 예외들을 보고 이에 대한 예외처리를 해주어야한다.
    • 해당 방식을 이용하여 발생할 수 있는 예외중 일부만 처리하여
      메서드간의 예외처리를 분담하는 방식도 가능하다.
  • 해당 방법은 일반적으로 RuntimeException 클래스들은 적지 않는다.
    • RuntimeException 들을 throws 를 통해 선언해준다고 해서 문제가 되진않는다.
    • 그러나 보통은 반드시 처리해주어야하는 예외들만 선언한다.
  • 이 방식을 이용해 자신을 호출한 메서드에게 연속적으로 예외를 전달할 수 있으며 최종적으로 main 메서드에서도 예외가 처리되지 않으면 main 메서드가 종료되고 프로그램 전체가 종료된다.

예외 정보 확인

try{
    throw new MyException("예외 발생 !!!!!!");
} catch (Exception e) {
    System.out.println( e.getMessage() );
    System.out.println( e.toString() );
    e.printStackTrace();
}
  • e.getMessage()
    • 예외에 대한 기본적인 내용을 간단하게 출력해준다.
    • 예외 발생 !!!!!!
  • e.toString()
    • getMessage() 보다 더 자세한 예외 정보를 제공한다.
    • 발생한 예외가 어떤 예외에 해당하는지에 대한 정보
    • ExceptionTest.ExceptionTest$MyException: 예외 발생 !!!!!!
  • e.printStackTrace()
    • 가장 자세한 예외 정보를 제공한다.
    • 어플리케이션 성능에 영향을 주고 다루기 어렵다는 이유로
      성능을 중요시 한다면 비추천한다는 의견이 있음
      - System.err 로 출력된다.
    • ExceptionTest.ExceptionTest$MyException: 예외 발생 !!!!!! at ExceptionTest.ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:24)

예외 발생시키기 - throw

Exception e = new Exception("고의로 발생시키는 예외");

throw e; // 예외 발생

-------------------------------------------------------

throw new Exception("고의로 발생시키는 예외"); // 예외 발생
  • throw 예외인스턴스 를 통해 의도적으로 예외를 발생 시킬 수 있다.

사용자 정의 예외 만들기

class MyException extends RuntimeException {
        private final int ERROR_CODE;

        // 생성자를 통한 초기화
        MyException(String msg, int errCode) {
            super(msg);
            ERROR_CODE = errCode;
        }

        MyException(String msg) {
            this(msg, 100);
        }

        public int getERROR_CODE() {
            return ERROR_CODE;
        }
    }
  • 프로그래머가 새로운 예외 클래스를 정의하여 사용 가능

    • 보통은 Exception 클래스 또는 RuntimeException 클래스로부터 상속받아 만든다.

    • 필요에 따라서 알맞은 예외 클래스 역시 선택 가능

      가능하면 새로운 예외 클래스를 만들기보다 기존의 예외 클래스를 활용하자

  • 기존 예외클래스들은 Exception 클래스를 상속받아 checked exception 으로 작성하는 경우가 많았으나 Exception 클래스 는 checked exception 이므로 반드시 예외처리를 해주어야한다는 강제성으로 인해 코드가 지나치게 복잡해지므로
    예외처리를 강제하지 않는 unchecked exception 인 RuntimeException 을 통해 구현하는것이 추세이다.

Exception Re-Throwing 예외 되던지기

  • 하나의 예외에 대해 양쪽 모두에서 처리해줘야 할 작업이 있을때 사용한다.
    • 예외가 발생한 메서드
    • 이를 호출한 메서드
  • 주의점 및 방법

    1. 예외가 발생할 메서드에서 try-catch 문을 통해 예외처리를 해줌과 동시에

      • catch 문 안에서 다시 throw 를 통해 예외를 발생시켜야한다.

    2. 메서드 선언부에 throws 를 통해 발생할 예외를 지정해주어야한다. 

      public static class ThrowExceptionTest{

    public void reThrowing() throws MyException{
        try {
            throw new MyException("첫번째 예외");
        } catch (MyException e) {
            System.out.println("첫번째 catch : e.getMessage() : " + e.getMessage());
            throw new MyException("두번째 예외"); // 예외 처리 후 다시 예외 발생 
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {

    ThrowExceptionTest throwExceptionTest = new ThrowExceptionTest();
    try {
        throwExceptionTest.reThrowing(); // 예외 가능성 메서드 호출 
    } catch (MyException e) {
        System.out.println("두번째 catch : e.getMessage() : " + e.getMessage());
    }
}

Chained Exception 연결된 예외

  • 하나의 예외가 다른 예외를 발생시킬수 있는 상황에서 사용

  • initCause() 를 통한 예외의 원인인 예외를 등록

  • 사용하는 경우

    1. 여러 예외를 하나의 큰 분류의 예외로 묶기 위해 다루기 위한 목적
    2. checked 예외를 unchecked 예외로 바꾸고 싶은 경우

      전체 코드

      // 설치 실패 예외
static class InstallException extends RuntimeException {
    private final int ERROR_CODE;

    // 생성자를 통한 초기화
    InstallException(String msg, int errCode) {
        super(msg);
        ERROR_CODE = errCode;
    }

    InstallException(String msg) {
        this(msg, 100);
    }

    public int getERROR_CODE() {
        return ERROR_CODE;
    }
}

// 설치 공간 부족 예외
static class NotEnoughSpaceException extends RuntimeException {
    private final int ERROR_CODE;

    // 생성자를 통한 초기화
    NotEnoughSpaceException(String msg, int errCode) {
        super(msg);
        ERROR_CODE = errCode;
    }

    NotEnoughSpaceException(String msg) {
        this(msg, 200);
    }

    public int getERROR_CODE() {
        return ERROR_CODE;
    }
}

// 설치작업 수행 메모리 부족 예외
static class NotEnoughMemoryException extends RuntimeException {
    private final int ERROR_CODE;

    // 생성자를 통한 초기화
    NotEnoughMemoryException(String msg, int errCode) {
        super(msg);
        ERROR_CODE = errCode;
    }

    NotEnoughMemoryException(String msg) {
        this(msg, 300);
    }

    public int getERROR_CODE() {
        return ERROR_CODE;
    }
}

public static class ChainedExceptionTest{

    // 남은 설치 공간 확인
    private boolean checkRemainSpace(){
        return false;
    }

    // 남은 설치작업을 수행할 메모리 확인
    private boolean checkRemainMemory(){
        return false;
    }

    // 설치 시작
    private void startInstall() throws NotEnoughSpaceException, NotEnoughMemoryException{
        if (!checkRemainSpace()){
            throw new NotEnoughSpaceException("설치 공간 부족 !!!!");
        }
        if (!checkRemainMemory()){
            throw new NotEnoughMemoryException("설치작업을 수행할 메모리 부족 !!!!");
        }
    }

    // 파일 복사
    private void copyFiles(){};

    // 임시파일 삭제
    private void deleteTempFiles(){};

    // 설치과정 수행
    public void install() throws InstallException{
        try {
            startInstall(); // 예외 발생
            copyFiles();
        } catch (NotEnoughSpaceException se){
            InstallException ie = new InstallException("설치중 예외 발생");
            ie.initCause(se);
            throw ie;
        } catch (NotEnoughMemoryException me){
            InstallException ie = new InstallException("설치중 예외 발생");
            ie.initCause(me);
            throw ie;
        } finally {
            deleteTempFiles();
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {

    // 테스트
    ChainedExceptionTest chainTest = new ChainedExceptionTest();
    try{
        chainTest.install();
    } catch (InstallException ie) {
        ie.printStackTrace();
    }
}

      결과

      // 설치과정 수행
    public void install() throws InstallException{
        try {
            startInstall(); // 예외 발생
            copyFiles();
        } catch (NotEnoughSpaceException se){
            InstallException ie = new InstallException("설치중 예외 발생");
            ie.initCause(se);
            throw ie;
        } catch (NotEnoughMemoryException me){
            InstallException ie = new InstallException("설치중 예외 발생");
            ie.initCause(me);
            throw ie;
        } finally {
            deleteTempFiles();
        }
    }

    • Throwable initCause(Throwable cause)

      • 지정한 예외를 원인예외로 등록할 수 있다.

    • Throwable getCause()
      - 원인 예외를 반환한다.

      try - with - resources

    • 사용한 후 반드시 사용한 자원을 반환해주어야하는 클래스들이 있다.

    • 주로 입출력(I/O) 관련 클래스들을 다룰때 유용하게 사용할 수 있다.

      finally 에서 예외가 발생한다면 ?

    • 기존의 try-catch-finally 구문에서는 finally 블럭 안에 자원을 반환하는 코드를 두어
      작업중 예외가 발생하더라도 자원이 반환되도록 구성하였다.

    • 이경우 finally 안에서 예외가 발생하면 ?

      • DataInputStream 이 상속받고있는 상위클래스 FilterInputStream 의 close()

      • IOException 이 발생할 수 있다.

      • 이를 위해 finally 블럭 안에서도 예외처리를 해주어야한다.

        FileInputStream fis;
DataInputStream dis;
try {
    fis = new FileInputStream("dataFile.dat");
    dis = new DataInputStream(fis);
    // 이하 생략
} catch (IOException ie ){
    ie.printStackTrace();
} finally {
    try {
        if (dis != null){
            dis.close();
        }
    } catch (IOException ie){
        ie.printStackTrace();
    }
}
        • 주의
          • 이경우 코드가 복잡해지고
            try 블럭과 finally 블럭 모두에서 예외가 발생하면
            try 블럭의 예외가 무시된다.

        try - with - resources 사용

        int score = 0;
int sum = 0;

// 괄호 안에 두문장 이상을 넣을 경우 세미콜론으로 구분
try(FileInputStream fis = new FileInputStream("score.dat");
    DataInputStream dis = new DataInputStream(fis)) {
    // try 블럭 내 구문 수행
    while (true){
        score = dis.readInt();
        System.out.println(score);
        sum += score;
    }
} catch (EOFException eof ){
    System.out.println("총 점수 합 : " + sum);
} catch (IOException ie) {
    System.out.println("catch IOException");
    ie.printStackTrace();
} finally {
    System.out.println("finally");
}

        • try-with-resources 문의 괄호안에 객체를 생성하는 코드를 넣으면, 해당 객체는 따로 close()를 호출하지 않아도 try 블럭을 벗어나는 순간 자동으로 close() 가 호출된다.

          • 그 이후에서야 catch 블럭 또는 finally 블럭이 실행된다.
          • try 블럭 괄호 안에는 해당 괄호 안에서만 유효한 변수를 선언하는것도 가능하다.

        • 자동으로 cloase() 가 호출되기 위해선 닫아야하는 클래스가
          AutoCloseable 인터페이스를 구현한것이어야한다.

        • 적용

          static class CloseableResource implements AutoCloseable {

    public void executeFirstException(boolean exception) throws FirstException{
        System.out.println("executeException() 호출 !! 예외 throw 여부 : " + exception);
        if (exception){
            throw new FirstException("executeException() 에서 발생");
        }
    }

    public void close() throws CloseException {
        System.out.println("close() 호출 !!! 무조건 CloseException 발생 ");
        throw new CloseException("close() 에서 발생");
    }

}
// 첫번째 예외
static class FirstException extends Exception {
        FirstException(String msg) {
            super(msg);
        }
}
// close() 호출시 발생하는 예외
static class CloseException extends Exception {
    CloseException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

public static void main(String[] args) {
	
    try (CloseableResource cr = new CloseableResource()) {
        // 매개변수 boolean 값에 따라 예외 throw 여부 결정
        cr.executeFirstException(true);

    } catch (FirstException fe) {
        fe.printStackTrace();
    } catch (CloseException ce) {
        ce.printStackTrace();
    }
    System.out.println();
    System.out.println("-".repeat(50));
    System.out.println();

}

          • 첫번째 매서드executeFirstException()를 호출하고 매개변수 boolean 값에 따라 내부에서 예외를 호출한다.

          • 예외 발생 여부를 떠나 두 경우 모두 close() 를 자동으로 호출한다.

          • close() 는 내부에서 다른 예외를 발생시킨다.

          • executeFirstException(false) 지정 시

            • executeFirstException() 내부에서 예외가 발생하지 않아 close() 내부의 예외만 발생한 경우
            • 일반적인 예외 발생 모습과 같다.

          • executeFirstException(true) 지정 시

            • executeFirstException() 내부에서 예외가 발생한경우
              • 예외가 발생하는곳은 해당 로직에서 2곳이다.
                1. executeFirstException() 호출 시 executeFirstException() 메서드 내부
                2. 자동으로 호출되는 close() 내부
              • 하지만 두 예외가 동시에 발생할수는 없다.
                • try-with-resources문에서는 실제 발생한 예외(try문 내부 로직에 의해 발생한 예외 )에 대한 내용을 출력하고 close() 에서 발생하는 예외는 억제된 예외(suppressed) 로 다룬다.
                  • 출력된 에러의 Suppressed: 머릿말 이후에 해당 정보가 출력된다.
                  • 억제된 예외에 대한 정보는 실제 발생한 예외에 저장된다. (위 예시에서는 FirstException에 CloseException 정보가 저장된다.)
                    • Throwable 에 정의된 메서드를 통해 억제된 예외를 다룰 수 있다.
                      • void addSuppressed(Throwable exception) : 억제된 예외를 추가
                      • Throwable[] getSuppressed() : 억제된 예외를 반환
                • *** try-catch-finally 문이었다면 finally 에서 발생한 예외에 의해 try 블럭의 예외가 무시되는 결과를 가져온다.
                  • 먼저 발생한 예외가 무시되고 마지막으로 발생된 예외의 내용만 출력되는 꼴이다.

    • 참고

      • 남궁성 - 자바의 정석
profile
Jino
방대한 백엔드의 바다에서 착실히 습득하는 유망주 J
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