자바 예외란?

예외 계층 그림

• Object
  모든 객체의 최상의 부모는 Object이다. 예외또한 객체이기 때문에 예외의 최상의 부모도 Object이다.

• Throwable
  최상위 예외이다. 하위에 Exception과 Error가 있다

• Error (언체크 예외)
  메모리 부족이나 심각한 시스템 오류와 같이 애플리케이션에서 복구 불가능한 시스템 예외이다.
  애플리케이션 개발자는 이 예외를 잡으려고 해서는 안된다
  그렇기 때문에 상위 예외를 catch로 잡으면 그 하위 예외까지 함께 잡기 때문에 Throwable 예외를 catch하면 안되고 Exception 부터 필요한 예외로 생각하고 잡아야한다

• Exception (체크 예외)
  애플리케이션 로직에서 사용할 수 있는 실질적인 최상위 예외이다. RuntimeException을 제외하고 Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다

• RuntimeException (언체크 예외)
  컴파일러가 체크 하지 않는 언체크 예외이다

예외 기본 규칙

예외는 폭탄 돌리기로 이해하면 된다. 잡아서 처리하거나, 처리할 수 없으면 밖으로 던져야한다.

위의 그림과 같이 예외를 처리하지 못하면 호출한 곳으로 예외를 계속 던지게 된다

추가로 예외를 잡거나 던질 때 지정한 예외뿐만 아니라 그 예외의 자식들도 함께 처리된다

그러면 여기서 예외를 처리하지 못하면 밖으로 던지면 된다고 했는데 계속해서 처리하지 못하고 던지게 된다면 자바 main() 쓰레드의 경우 예외 로그를 출력하면서 시스템이 종료된다

웹 애플리케이션의 경우 여러 사용자의 요청을 처리하기 때문에 하나의 예외 때문에 시스템이 종료되면 안된다. 이럴때 WAS가 해당 예외를 받아서 사용자에게 개발자가 지정한 오류 페이지를 보여주는 식의 처리를 한다

체크 예외

Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 물론 RuntimeException은 언체크 예외이다.

체크 예외는 잡아서 처리하거나, 또는 밖으로 던지도록 선언해야한다

/**
* 예외를 잡아서 처리하는 코드 */
         public void callCatch() {
             try {
                 repository.call();
             } catch (MyCheckedException e) {
//예외 처리 로직
log.info("예외 처리, message={}", e.getMessage(), e); }
}

/**
* 체크 예외를 밖으로 던지는 코드
* 체크 예외는 예외를 잡지 않고 밖으로 던지려면 throws 예외를 메서드에 필수로 선언해야한다. */
         public void callThrow() throws MyCheckedException {
             repository.call();
} }
     static class Repository {
         public void call() throws MyCheckedException {
             throw new MyCheckedException("ex");
         }
}

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 안전 장치이다

단점

실제로는 개발자가 모든 체크 예외를 잡거나 던지도록 처리해야 하기 때문에, 너무 번거로운 일이 되며 크게 신경쓰고 싶지 않은 예외까지 모두 챙겨야 한다.

언체크 예외

RuntimeException과 그 하위 예외는 언체크 예외로 분류된다
언체크 예외는 말 그대로 컴파일러가 예외를 체크하지 않는다. 체크 예외와의 차이점은 예외를 던지는 throws를 선언하지 않고 생략할 수 있다. 이 경우에는 자동으로 예외를 던진다.

 try {
     repository.call();
} catch (MyUncheckedException e) { //예외 처리 로직
     log.info("error", e);
 }

언체크 예외도 필요한 경우에는 catch를 사용해서 처리할 수 있다

 public void callThrow() {
    repository.call();
}

체크 예외와는 다르게 throws 예외를 선언하지 않아도 된다

언체크 예외의 장단점

언체크 예외는 예외를 잡아서 처리할 수 없을 때, 예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 생략할 수 있다.

장점

신경쓰고 싶지 않은 예외를 무시할 수 있다. 체크 예외의 경우 처리할 수 없는 예외를 밖으로 던지려면 항상 throws 예외를 선언해야 하지만, 언체크 예외는 이 부분을 생략할 수 있다

단점

개발자가 실수로 예외를 누락할 수 있다.

그렇다면 언제 체크 예외를 사용하고 언제 언체크 예외를 사용하면 될까??

그 답은 2가지의 원칙을 확인해보면된다.

• 기본적으로 언체크 예외를 사용하자!!
• 체크 예외는 비즈니스 로직상 의도적으로 던지는 예외에만 사용하자!!
  - 이 경우 해당 예외를 잡아서 반드시 처리해야 하는 문제일 때만 체크 예외를 사용해야한다

이 원칙에 의문이 들 수가 있다. 물론 체크 예외는 필수로 throws 예외를 선언해야 하기 때문에 개발자 입장에서 귀찮을 수 있지만 언체크 예외에 비해 더 안전해보이는데 왜 기본적으로 언체크 예외를 사용해야하는지 의문이 드는 것이 당연하다.

위의 그림을 바탕으로 그 이유를 설명해보도록 하겠다.

• 리포지토리는 DB에 접근해서 데이터를 저장하고 관리한다. 여기서는 SQLException 체크 예외를 던진다
• NetworkClient는 외부 네트워크에 접속해서 어떤 기능을 처리하는 객체이다. 여기서는 ConnectionException 체크 예외를 던진다
• 서비스는 리포지토리와 NetworkClient 둘 다 호출한다
  - 따라서 두 곳에서 올라오는 체크 예외 두개를 처리해야 한다. 그러나 서비스는 ConnectException처럼 연결이 실패하거나, SQLException처럼 데잍머베이스에서 발생하는 문제들과 같이 심각한 문제들은 대부분 애플리케이션 로직에서 처리할 방법이 없다
• 서비스는 SQLException과 ConnectException을 처리할 수 없으므로 둘 다 밖으로 던진다 둘 다 체크 예외이기 때문에 method() throws SQLException, ConnectException과 같이 선언해야한다.
• 서비스와 마찬가지로 컨트롤러도 두 예외를 처리할 수 없기 때문에 method() throws SQLException, ConnectException과 과 같이 선언해야한다.
• 웹 애플리케이션이라면 서블릿의 오류 페이지나 또는 스프링 MVC가 제공하는 ControllerAdvice에서 이런 예외를 공통으로 처리한다.
• 추가로 이런 Exception을 처리할 때에는 사용자에게 어떤 문제가 발생했는지 자세히 설명하기 어렵기 때문에 "서비스에 문제가 있습니다"와 같이 일반적인 메시지를 보여준다

위에서 설명한 내용을 보면 체크 예외의 2가지 문제점을 알 수 있다
1. 복구 불가능한 예외
2. 의존 관계에 대한 문제

1. 복구 불가능한 예외

대부분의 예외는 복구가 불가능하다. 일부 복구가 가능한 예외도 있지만 아주 적다
SQLException을 예로 들면 데이터베이스에 문제가 있어서 발생하는 예외이다. SQL 문법에 문제가 있을 수도 있고, 데이터베이스 자체에 문제가 발생했을 수도 있다. 대부분의 서비스나 컨트롤러는 이러한 문제들을 해결할 수 없다. 따라서 이런 문제들은 일관성 있게 공통으로 처리해야 한다. 오류 로그를 남기고 개발자가 해당 오류를 빠르게 인지하는 것이 필요하다.
서블릿 필터, 스프링 인터셉터, 스프링의 ControllerAdvice를 사용하면 이런 부분을 깔끔하게 공통으로 해결할 수 있다

2. 의존 관계에 대한 문제

체크 예외의 또 다른 문제는 예외에 대한 의존 관계 문제이다
앞서 대부분의 예외는 복구 불가능한 예외라고 했다. 그런데 체크 예외이기 때문에 컨트롤러나 서비스 입장에서는 본인이 처리할 수 없어도 어쩔 수 없이 throws를 통해 던지는 예외를 선언해야 한다

그런데 여기서 예외를 던지는 것이 문제인 이유는 바로 서비스, 컨트롤러에서 java.sql.SQLException을 의존하기 때문에 문제가 된다

그로인해 OCP, DI를 통해 클라이언트 코드의 변경 없이 대상 구현체를 변경할 수 있다는 장점이 체크 예외 때문에 발목을 잡히게 된다.

언체크 예외 활용

SQLException을 런타임 예외인 RuntimeSQLException으로 변환하고
ConnectException 대신에 RuntimeConnectException을 사용하도록 바꿀 수 있다

static class Repository {
    public void call() {
        try {
            runSQL();
        } catch (SQLException e) {
            throw new RuntimeSQLException(e);
} }

리포지토리에서 체크 예외인 SQLException이 발생하면 런타임 예외인 RuntimeSQLException으로 전환해서 예외를 던진다 이런식으로 체크 예외 대신에 언체크 예외를 던지게 해주면 서비스나 컨트롤러가 이런 복구 불가능한 예외를 신경쓰지 않아도 된다.

런타임 예외를 사용하면 중간에 기술이 변경되어도 해당 예외를 사용하지 않는 컨트롤러, 서비스에서는 코드를 변경하지 않아도 된다. 구현 기술이 변경되는 경우 예외를 공통으로 처리하는 곳에서는 예외에 따른 처리가 필요할 수 있다. 하지만 공통 처리하는 한곳만 변경하면 되기 때문에 변경의 영향 범위는 최소화된다

 public void call() {
     try {
         runSQL();
     } catch (SQLException e) {
throw new RuntimeSQLException(e); //기존 예외(e) 포함 }
}

추가로 이런식으로 언체크 예외로 throw를 할 떄에는 기존 예외를 포함해줘야한다.

체크 예외와 인터페이스

서비스 계층은 가급적 특정 구현 기술에 의존하지 않고, 순수하게 유지하는 것이 좋다. 이렇게 하려면 예외에 대한 의존도 함께 해결해야한다. 예를 들어서 SQLException에 대한 의존을 제거하려면 런타임 예외로 전환해서 언체크 예외로 전환해 해당 예외를 무시하면서 특정 구현 기술에 의존하는 부분을 제거하고 서비스 계층을 순수하게 유지하면된다

catch (SQLException e) {
     throw new MyDbException(e);
}

위와 같이 체크 예외를 런타임 예외로 변환하면 인터페이스와 서비스 계층의 순수성을 유지할 수 있다 덕분에 향후 JDBC나 JPA로 변경하더라도 서비스 계층의 코드를 변경하지 않고 유지할 수 있다

이럴때 특정 상황에서는 예외를 잡아서 복구를 하고싶을 때가 있다 그럴때는 데이터 접근 예외를 직접 만들면된다.

예를 들어서 회원 가입시 DB에 이미 같은 ID가 있으면 ID 뒤에 숫자를 붙여서 새로운 ID를 만들어야하는 상황이다. 이런 상황에서 JDBC 드라이버는 SQLException을 던지고 이 예외에는 데이터베이스가 제공하는 errorCode가 존재한다

e.getErrorCode() == 23505

서비스 계층에서는 예외 복구를 위해 키 중복 오류 코드를 확인할 수 있어야한다. 하지만 SQLException을 그대로 서비스 계층으로 던지면 서비스 계층이 JDBC 기술에 의존하게 된다. 그렇게 때문에 위에 작성한 것과 같이 리포지토리에서 예외를 변환해서 던져야 한다.

public class MyDuplicateKeyException extends MyDbException {
    public MyDuplicateKeyException() {
}
    public MyDuplicateKeyException(String message) {
        super(message);
}
    public MyDuplicateKeyException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
}
    public MyDuplicateKeyException(Throwable cause) {
        super(cause);
} }

} catch (SQLException e) {
     //h2 db
     if (e.getErrorCode() == 23505) {
         throw new MyDuplicateKeyException(e);
}
     throw new MyDbException(e);
 }

위와 같이 오류 코드를 확인해서 오류 코드가 키 중복 오류(23505)인 경우에 MyDuplicateKeyException을 새로 만들어서 서비스 계층에 던지면 된다

try {
    repository.save(new Member(memberId, 0));
    log.info("saveId={}", memberId);
} catch (MyDuplicateKeyException e) { log.info("키 중복, 복구 시도");
String retryId = generateNewId(memberId); log.info("retryId={}", retryId); repository.save(new Member(retryId, 0));
} catch (MyDbException e) { log.info("데이터 접근 계층 예외", e); throw e;
}

그렇게 하면 MyDuplicateKeyException을 catch해서 memberId에 추가적인 숫자를 더하는 로직을 실행할 수 있다

그런데 여기서 추가로 발생하는 문제점은 SQL ErrorCode는 각각의 데이터베이스마다 다르다. 결과적으로 데이터베이스가 변경될 때마다 ErrorCode를 모두 변경해야 한다.

이 문제점을 해결하기 위해서는 데이터 접근과 관련된 예외를 추상화해서 제공해야한다.

스프링 데이터 접근 예외 계층

스프링은 데이터 접근 계층에 대한 수십 가지 예외를 정리해서 일관된 예외 계층을 제공한다
각각의 예외는 특정 기술에 종속적이지 않게 설계되어 있다. 따라서 서비스 계층에서도 스프링이 제공하는 예외를 사용하면 된다.

JDBC나 JPA를 사용할 때 발생하는 예외를 스프링이 제공하는 예외로 변환해주는 역할도 스프링이 제공한다

스프링이 제공하는 예외 변환기

 @Test
 void exceptionTranslator() {
     String sql = "select bad grammar";
     try {
         Connection con = dataSource.getConnection();
         PreparedStatement stmt = con.prepareStatement(sql);
         stmt.executeQuery();
     } catch (SQLException e) {
         assertThat(e.getErrorCode()).isEqualTo(42122);
         //org.springframework.jdbc.support.sql-error-codes.xml
         SQLExceptionTranslator exTranslator = new
 SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator(dataSource);
         //org.springframework.jdbc.BadSqlGrammarException
         DataAccessException resultEx = exTranslator.translate("select", sql, e);
         log.info("resultEx", resultEx);
         assertThat(resultEx.getClass()).isEqualTo(BadSqlGrammarException.class);
} }

SQLExceptionTranslator exTranslator = new
 SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator(dataSource);
DataAccessException resultEx = exTranslator.translate("select", sql, e);

translate() 메서드의 첫번째 파라미터는 읽을 수 있는 설명이고, 두번째는 실행한 sql, 마지막은 발생된 발생한 SQLException을 전달하면 된다.

이번 글에서 스프링에서 예외처리를 어떤식으로 해야하는지, 왜 해야 하는지, 체크 예외와, 언체크 예외가 무엇이지 등을 작성해봤다.

작성을 하면서도 아직 모르는 개념들이 많다는 생각이 들었고 헷갈리기까지 한다. 프로젝트를 진행하면서 체크 예외와 언체크 예외를 구분해서 생각을 해본 적이 없는데 앞으로는 아 이 예외는 체크 예외이기때문에 언체크 예외로 전환을 해줘야 되겠구나, 이 예외는 체크 예외로 해야겠구나 등을 생각하면서 진행해야 익숙해질 것 같다