[Java] 자바 중급(8) 예외 처리1

wony·2024년 4월 2일

Java

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0.개요

주제 : 김영한님의 자바 중급 1편 총 정리
내용 : 예외 처리에 대해 공부

1.예외 처리

1) 예외 처리가 필요한 이유

이 프로그램은 사용자의 입력을 받고, 입력 받은 문자를 외부 서버에 전송하는 프로그램이다.

클래스 설명

NetworkClient : 외부 서버와 연결하고, 데이터를 전송하고, 연결을 종료하는 기능 제공
NetworkService : NetworkClient 를 사용해서 데이터를 전송한다.
NetworkClient 를 사용하려면 연결, 전송, 연결 종료와 같은 복잡한 흐름을 제어해야 하는데, 이런 부분을 NetworkService가 담당한다.
Main : 사용자의 입력을 받는다.
전체 흐름: Main 을 통해 사용자의 입력을 받으면 사용자의 입력을 NetworkService 에 전달한다.NetworkService 는 NetworkClient 를 사용해서 외부 서버에 연결하고, 데이터를 전송하고, 전송이 완료되면 연결을 종료한다.

NetworkService 예시 코드
String address = "http://example.com";
NetworkClientV1 client = new NetworkClientV1(address);
client.connect();
client.send(data);
client.disconnect();

위의 코드들을 예외 처리 없이 정상 흐름과 예외 흐름을 섞어버리면 코드를 한 눈에 이해하기 어렵다. 쉽게 이야기해서 가장 중요한 정상 흐름이 한눈에 들어오지 않는다.

심지어 예외 흐름이 더 많은 코드 분량을 차지한다. 실무에서는 예외 처리가 훨씬 더 복잡하다.
-> 이런 문제를 해결하기 위해 예외 처리 매커니즘이 존재한다.

2) 자바 예외 처리1 - 예외 계층

자바는 프로그램 실행 중에 발생할 수 있는 예상치 못한 상황, 즉 예외를 처리하기 위한 매커니즘을 제공한다. 자바의 예외 처리는 다음 키워드를 사용한다.
try , catch , finally , throw , throws

그리고 예외를 다루기 위한 예외 처리용 객체들을 제공한다.

Object : 자바에서 기본형을 제외한 모든 것은 객체다. 예외도 객체이다. 모든 객체의 최상위 부모는 Object이므로 예외의 최상위 부모도 Object 이다.

Throwable : 최상위 예외이다. 하위에 Exception 과 Error 가 있다.

Error : 메모리 부족이나 심각한 시스템 오류와 같이 애플리케이션에서 복구가 불가능한 시스템 예외이다. 애플리케이션 개발자는 이 예외를 잡으려고 해서는 안된다.

Exception : 체크 예외

애플리케이션 로직에서 사용할 수 있는 실질적인 최상위 예외이다.

Exception 과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 단 RuntimeException 은 예외로 한다.

RuntimeException : 언체크 예외, 런타임 예외

컴파일러가 체크 하지 않는 언체크 예외이다.

RuntimeException 과 그 자식 예외는 모두 언체크 예외이다.

RuntimeException 의 이름을 따라서 RuntimeException 과 그 하위 언체크 예외를 런타임 예외라고 많이 부른다. 여기서도 앞으로는 런타임 예외로 종종 부르겠다.

체크 예외 vs 언체크 예외(런타임 예외)
체크 예외는 발생한 예외를 개발자가 명시적으로 처리해야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다. 언체크 예외는 개발자가 발생한 예외를 명시적으로 처리하지 않아도 된다. 자세한 내용은 조금 뒤에서 코드로 알아보자.

주의
상속 관계에서 부모 타입은 자식을 담을 수 있다. 이 개념이 예외 처리에도 적용되는데, 상위 예외를 catch 로 잡으면 그 하위 예외까지 함께 잡는다. 따라서 애플리케이션 로직에서는 Throwable 예외를 잡으면 안되는데, 앞서 이야기 한 잡으면 안되는 Error 예외도 함께 잡을 수 있기 때문이다. 애플리케이션 로직은 이런 이유로 Exception 부터 필요한 예외로 생각하고 잡으면 된다.

3) 자바 예외 처리2 - 예외 기본 규칙

예외는 폭탄 돌리기와 같다.
예외가 발생하면 잡아서 처리하거나, 처리할 수 없으면 밖으로 던져야한다.

1: Main 은 Service 를 호출한다.

2: Service 는 Client 를 호출한다.

3: Client 에서 예외가 발생했다.

4: Client 에서 예외를 처리하지 못하고 밖으로 던진다. 여기서 Client 의 밖은 Client 를 호출한Service 를 뜻한다.

5: Service 에 예외가 전달된다. Service 에서 예외를 처리했다. 이후에는 애플리케이션 로직이 정상 흐름으로 동작한다.

6: 정상 흐름을 반환한다.

예외에 대해서는 2가지 기본 규칙을 기억하자.

예외는 잡아서 처리하거나 밖으로 던져야 한다.

예외를 잡거나 던질 때 지정한 예외뿐 아니라 그 예외의 자식들도 함께 처리할 수 있다.

예를 들어서 Exception 을 catch 로 잡으면 그 하위 예외들도 모두 잡을 수 있다.

예를 들어서 Exception 을 throws 로 던지면 그 하위 예외들도 모두 던질 수 있다.

참고: 예외를 처리하지 못하고 계속 던지면 어떻게 될까?
자바 main() 밖으로 예외를 던지면 예외 로그를 출력하면서 시스템이 종료된다.

4) 자바 예외 처리3 - 체크 예외

Exception 과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 단 RuntimeException 은 예외로한다.
체크 예외는 잡아서 처리하거나, 또는 밖으로 던지도록 선언해야한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

체크 예외 전체 코드

public class MyCheckedException extends Exception{
    public MyCheckedException(String message){
        super(message);
    }
}
예외 클래스를 만들려면 예외를 상속 받으면 된다.
- Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.

public class Client {
    public void call() throws MyCheckedException {
        throw new MyCheckedException("ex");
    }
}
}

throw 예외 라고 하면 새로운 예외를 발생시킬 수 있다. 예외도 객체이기 때문에 객체를 먼저 new 로 생성하고 예외를 발생시켜야 한다.

throws 예외 는 발생시킨 예외를 메서드 밖으로 던질 때 사용하는 키워드이다.

throw , throws 의 차이에 주의하자

/**
 * Checked 예외는
 * 예외를 잡아서 처리하거나, 던지거나 둘중 하나를 필수로 선택해야 한다.
 */
public class Service {
    Client client = new Client();
    /**
     * 예외를 잡아서 처리하는 코드
     */
    public void callCatch() {
        try {
            client.call();
        } catch (MyCheckedException e) {
            //예외 처리 로직
            System.out.println("예외 처리, message=" + e.getMessage());
        }
        System.out.println("정상 흐름");
    }
/**
}
 * 체크 예외를 밖으로 던지는 코드
 * 체크 예외는 예외를 잡지 않고 밖으로 던지려면 throws 예외를 메서드에 필수로 선언해야한다.
 */
    public void callThrow() throws MyCheckedException {
        client.call();
    }
}

Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.

public class MyCheckedException extend Exception {
	public MyCheckedException(String message) {
super(message);
}

정리
Exception 을 상속받으면 체크 예외가 된다.
RuntimeException 을 상속받으면 언체크 예외가 된다.
이런 규칙은 자바 언어에서 문법으로 정한 것이다. 예외가 제공하는 기본 기능이 있는데, 그 중에 오류 메시지를 보관하는 기능도 있다. 예제에서 보는 것 처럼 생성자를 통해서 해당 기능을 그대로 사용하면 편리하다.

super(message)로 전달한 메시지는 Throwable에 있는 detailMessage에 보관된다.

getMessage()를 통해 조회할 수 있다.

예외를 잡아서 처리

예외를 잡아서 처리하는 코드

public class CheckedCatchMain {
    public static void main(String[] args) {
        Service service = new Service();
        service.callCatch();
        System.out.println("정상 종료");
    }
}

실행 결과
예외 처리, message = ex
정상 흐름
정상 종료

service.callCatch()에서 예외 처리해서 main()메서드까지 예외가 올라오지 않음.
main()에서 출력하는 "정상 종료"문구가 출력된 것을 확인할 수 있다.

실행 순서를 분석해보자.
1. main() -> service.callCatch() -> client.call() [예외 발생, 던짐]
2. main()<- service.callCatch() [예외 처리] <- client.call()
3. main() [정상 흐름] <-service.callCatch() <-client.call()

예외를 처리하지 않고 던지기

이번에는 예외를 처리하지 않고, 밖으로 던지는 코드를 살펴보자.

public class CheckedThrowMain {
    public static void main(String[] args) throws MyCheckedException{
        Service service = new Service();
        service.callThrow();
        System.out.println("정상 종료");
    }
}

실행 결과

Exception in thread "main" exception.basic.checked.MyCheckedException: ex
at exception.basic.checked.Client.call(Client.java:5)
at exception.basic.checked.Service.callThrow(Service.java:28)
at exception.basic.checked.CheckedThrowMain.main(CheckedThrowMain.java:7)

Service.callThrow() 안에서 예외를 처리하지 않고, 밖으로 던졌기 때문에 예외가 main() 메서드까지 올라온다.

main() 의 service.callThrow() 를 호출하는 곳에서 예외를 잡아서 처리하지 못했기 때문에 여기서 예외가 main() 밖으로 던져진다. 따라서 main() 에 있는 service.callThrow() 메서드 다음에 있는 "정상종료"가 출력되지 않는다.

예외가 main() 밖으로 던져지면 예외 정보와 스택 트레이스(Stack Trace)를 출력하고 프로그램이 종료된다. 스택 트레이스 정보를 활용하면 예외가 어디서 발생했는지, 그리고 어떤 경로를 거쳐서 넘어왔는지 확인할 수 있다.

실행 순서를 분석해보자.
1. main() -> service.callThrow() -> client.call() [예외 발생, 던짐]
2. main()<- service.callThrow() [예외 던짐] <- client.call()
3. main() [예외 던짐] <- service.callThrow() <- client.call()

체크 예외를 밖으로 던지는 코드
public void callThrow() throws MyCheckedException {
	client.call();
}
thorws를 지정하지 않으면 컴파일 오류 발생!!

참고로 체크 예외를 밖으로 던지는 경우에도 해당 타입과 그 하위 타입을 모두 던질 수 있다

체크 예외의 장단점
체크 예외는 예외를 잡아서 처리할 수 없을 때, 예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 필수로 선언해야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

장점 : 개발자가 실수로 예외를 누락하지 않도록 컴파일러를 통해 문제를 잡아주는 훌륭한 안전 장치이다. 이를 통해 개발자는 어떤 체크 예외가 발생하는지 쉽게 파악할 수 있다.
단점 : 하지만 실제로는 개발자가 모든 체크 예외를 반드시 잡거나 던지도록 처리해야 하기 때문에 너무 번거로운 일이 된다.

4) 자바 예외 처리4 - 언체크 예외

RuntimeException과 하위 예외는 언체크 예외로 분류된다.
언체크 예외는 말 그대로 컴파일러가 예외를 체크하지 않는다는 뜻이다.
언체크 예외는 체크 예외와 기본적으로 동일하다. 차이가 있다면 예외를 던지는 throws를 선언하지 않고, 생략할 수 있다.

public class MyUncheckedException extends RuntimeException{
    public MyUncheckedException(String message){
        super(message);
    }
}

public class Client {
    public void call(){
        throw new MyUncheckedException("ex");
    }
}

public class Service {
    Client client = new Client();
    /**
     * 필요한 경우 예외를 잡아서 처리하면 된다.
     */
    public void callCatch() {
        try {
            client.call();
        } catch (MyUncheckedException e) {
            //예외 처리 로직
            System.out.println("예외 처리, message=" + e.getMessage());
        }
        System.out.println("정상 로직");
    }
    /**
     * 예외를 잡지 않아도 된다. 자연스럽게 상위로 넘어간다.
     * 체크 예외와 다르게 throws 예외 선언을 하지 않아도 된다.
     */
    public void callThrow() {
        client.call();
    }
}

public class UncheckedCatchMain {
    public static void main(String[] args) {
        Service service = new Service();
        service.callCatch();
        System.out.println("정상 종료");
    }
}

public class UncheckedThrowMain {
    public static void main(String[] args) {
        Service service = new Service();
        service.callThrow();
        System.out.println("정상 종료");
    }
}