Java 예외 처리 정리(Exception)

LeeYulhee·2023년 11월 2일

Java

👉 Exception의 정의

자바에서 Exception은 프로그램 실행 중에 발생할 수 있는 예외적인 상황을 나타내는 클래스
모든 예외 클래스는 java.lang.Exception 클래스의 하위 클래스
예외는 크게 두 가지 카테고리로 분류
- Checked Exception
  - 컴파일 시점에 체크되는 예외
  - 이러한 예외들은 예외 처리를 강제함
    - 개발자가 해당 예외에 대한 처리 코드를 작성하지 않으면 컴파일 자체가 되지 않음
  - 예를 들어, IOException, SQLException 등이 있음
- Unchecked Exception
  - 실행 시점(Runtime)에 발생하는 예외로, 이들은 RuntimeException의 하위 클래스
  - 컴파일러가 이 예외를 체크하지 않음
    - 개발자가 명시적으로 처리하지 않아도 컴파일에는 영향을 주지 않음
  - 예를 들어, NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException 등이 있음
예외 처리를 함으로써, 프로그램이 더 견고해지고 예측 가능한 행동을 하며, 유저에게 더 친절한 피드백을 줄 수 있음

👉 Throwable 클래스

Throwable 클래스는 Java에서 오류(Error)와 예외(Exception) 클래스의 상위 클래스
모든 오류와 예외는 Throwable의 인스턴스
이 클래스에는 예외와 오류가 발생했을 때 유용한 정보를 제공하는 여러 메소드가 포함되어 있음
- printStackTrace() 등

👉 예외 처리 방법

📌 try-catch
```
try {
    // 예외가 발생할 수 있는 코드
} catch (ExceptionType e) {
    // 예외를 처리하는 코드
    // 오류 메시지를 로깅하거나 사용자에게 알림 등
}
// catch 블록 이후의 코드는 예외가 발생하더라도 계속 실행
```
- 예외가 발생할 수 있는 코드 블록을 try 블록 안에 넣고, 해당 예외를 처리할 catch 블록을 제공
- try-catch 블록을 사용하면 정상적인 비즈니스 로직과 오류 처리 로직을 분리할 수 있음
- 예외가 발생해도 프로그램이 비정상 종료되는 것을 방지하고 실행 상태를 유지할 수 있음
📌 try-catch-finally
```
try {
    // 예외가 발생할 수 있는 코드
} catch (ExceptionType e) {
    // 예외를 처리하는 코드
} finally {
    // 예외 발생 여부와 관계없이 실행되는 코드
}
```
- 선택적인 finally 블록은 예외가 발생하든 안 하든 반드시 실행되는 코드를 포함
- finally 블록은 항상 실행됨
  - try 블록 내에서 return문이 실행되거나 catch 블록 내에서 예외가 다시 발생해도 finally 블록은 실행
- 주로 자원 해제와 같은 정리 코드에 사용
📌 try-with-resources
```
try (ResourceType resource = new ResourceType()) {
    // 자원을 사용하는 코드
} catch (ExceptionType e) {
    // 예외를 처리하는 코드
}
```
- 자바 7 이상에서는 자동으로 자원을 해제해주는 try-with-resources 문법을 사용할 수 있음
- 이 구문을 사용하면 finally 블록에서 명시적으로 자원을 해제하는 코드를 작성하지 않아도 됨
  - 자원을 사용하는 클래스가 AutoCloseable 인터페이스를 구현해야 함

👉 throw와 throws의 차이

📌 throw
- 단일 예외를 던짐
- 프로그래머가 프로그램에서 예외를 발생시키기 위해 사용
- 즉, 예외를 강제로 발생시킬 때 사용하는 키워드
- 현재 실행 흐름을 중단하고, 호출 스택을 따라가며 해당 예외를 처리할 수 있는 catch 블록을 찾음
- 만약 처리할 catch 블록을 찾지 못하면, 예외는 JVM에 의해 처리되고 프로그램은 종료
- 예시
```
throw new Exception("이것은 예외를 발생시킵니다.");
```
📌 throws
- 메서드가 여러 예외를 던질 수 있다고 선언할 때 사용
- 메서드 또는 생성자의 선언에 사용
  - 해당 메서드/생성자를 호출할 때 해당 메서드/생성자 내에서 발생할 수 있는 예외를 호출자에게 전달(던지는)한다는 것을 나타냄
  - 해당 메서드/생성자 내에서 예외를 처리하지 않고, 대신에 이를 호출하는 메서드로 예외 처리의 책임을 넘기겠다는 의미
- 해당 메소드에서 처리하지 않고 발생할 수 있는 예외를 명시할 때 사용
- 이를 통해 예외가 메소드를 호출한 상위 메소드로 전파될 수 있음
- 예시
```
public void readFile(String fileName) throws IOException {
    // 여기서 IOException이 발생할 수 있는 코드 (예: 파일을 열려고 시도하는 코드)
}
```
  - 이 메서드를 호출하는 코드는 이제 IOException을 처리하기 위한 try-catch 블록을 포함해야 하거나, 또 다시 이 예외를 전파하기 위해 자신의 메서드 선언에서 throws IOException을 사용해야 함

👉 궁금해진 부분 : throws의 종착지에는 try-catch가 있는지?

throws로 선언된 예외는 호출 체인을 따라 계속해서 전파되고, 결국 어딘가에서는 try-catch 블록을 사용하여 해당 예외를 catch하고 처리해야 함
- 이는 예외가 발생했을 때 가능한 모든 선택지를 고려하고, 예외를 처리하는 것이 논리적으로 가장 의미가 있는 곳에서 처리하도록 하기 위함
- 예시
```
public void handleUserInput() {
    try {
        // 입력을 읽는 코드, 여기서 IOException이 발생할 수 있음
    } catch (IOException e) {
        // 로그 남기기
        // 사용자에게 오류 메시지 표시
        // 필요하다면 사용자로부터 다시 입력 받기
    }
}
```
예외를 처리하는 최종 종착지는 다음 중 하나가 될 수 있음
- 개발자가 직접 작성한 코드 내의 try-catch 블록
  - 예외를 처리할 수 있는 적절한 위치에서 개발자는 try-catch 블록을 사용하여 예외를 잡아내고, 예외에 대한 적절한 처리를 수행할 수 있음
- 자바 런타임 시스템
  - 만약 모든 호출 체인 상에서 예외가 잡혀서 처리되지 않으면, 최종적으로 자바 런타임 시스템이 해당 예외를 잡음
  - 이 경우 자바는 스택 트레이스(stack trace)를 출력하고 프로그램을 종료
    - 스택 트레이스
```
java.lang.NullPointerException: Attempt to invoke virtual method on a null object reference
    at com.example.MyClass.myMethod(MyClass.java:10)
    at com.example.Main.main(Main.java:5)
```
      - 프로그램의 실행 중에 특정 시점에서 메서드 호출이 쌓여 있는 스택의 상태를 보여주는 정보
      - 예외가 발생했을 때, 스택 트레이스는 예외가 발생한 지점과 예외를 던진 메서드로부터 호출 스택을 따라 거슬러 올라가는 메서드의 목록을 제공

👉 작성했던 코드에 try-catch 적용 예시

검증에 문제가 있으면 오류를 발생시키는 코드

public class InputValidator {

    // 중복 로직 메서드로 분리
    public static void validateInput(Map<String, String> input, Map<String, String> data, String... keys) {
        for (String key : keys) {
            if (CheckUtil.isEmptyOrNull(input.get(key))) {
                throw new CustomException(getCustomExceptionMessageForKey(key));
            }
        }
    }

    // 메시지 매핑
    private static String getCustomExceptiontMessageForKey(String key) {
        Map<String, String> customExceptionMessages = new HashMap<>();
        customExceptionMessages.put("USER_ID", "회원 아이디가 입력되지 않았습니다. 입력 항목은 USER_ID 입니다.");
				customExceptionMessages.put("USER_PW", "회원 비밀번호가 입력되지 않았습니다. 입력 항목은 USER_PW 입니다.");
				customExceptionMessages.put("USER_NM", "회원 이름이 입력되지 않았습니다. 입력 항목은 USER_NM 입니다.");        
				// 그 외 오류 메세지 추가

        return customExceptionMessages.getOrDefault(key, "필요한 값이 입력되지 않았습니다.");
    }
    
    public static void validatePasswordEquality(Map<String, String> input) {
        if (!input.get("USER_PW2").equals(input.get("USER_PW"))) {
            throw new CustomException("비밀번호와 비밀번호 확인이 일치하지 않습니다.");
        }
    }

    public static void validateEncryptedPasswordEquality(Map<String, String> input, Map<String, String> data) {
        String checkPassword = Encrypt.sha256Encode(input.get("USER_PWCHK"));
        if (!checkPassword.equals(data.get("USER_PW"))) {
            throw new CustomException("비밀번호가 다릅니다. 올바른 비밀번호를 입력해주세요. 입력 항목은 USER_PWCHK 입니다.");
        }
    }
}

기존 코드

public class Service {
    public void createUser(Map<String, String> input) {
        InputValidator.validateInput(input, "USER_ID");
        InputValidator.validatePasswordEquality(input);

		//그 외 로직
    }
}

CustomException 오류 발생 시, 프로그램이 비정상적으로 종료됨
- try-catch로 오류를 처리하는 곳이 없음

오류 처리 코드
```
public class Service {
    public void createUser(Map<String, String> input) {
			try { 
		      	InputValidator.validateInput(input, "USER_ID");
		      	InputValidator.validatePasswordEquality(input);
			} catch (CustomException e) {
				System.out.println(e.getMessage());  // 예외 메시지를 출력
            	// 필요한 추가적인 오류 처리
			}

		// 'try-catch' 블록 이후의 코드는 예외 발생 여부와 상관없이 실행
        System.out.println("프로그램은 계속 실행됩니다.");
    }
}
```
- 이 코드에서 InputValidator.validateInput 메서드가 CustomException을 던지면, main 메서드 내의 catch 블록이 그 예외를 잡아 처리
  - System.out.println(e.getMessage()) 코드는 예외에 대한 정보를 출력하고, catch 블록 이후의 코드는 예외 처리가 끝난 후 계속해서 실행
  - ⇒ 프로그램은 비정상 종료되지 않고 남아 있는 작업을 계속할 수 있음
- InputValidator 클래스에서 try-catch를 적용하지 않음
  - 📌 catch하는 코드의 위치를 정할 때 고려할 부분
    - 책임의 원칙
      - 메서드나 클래스는 자신의 책임 범위 내에서 발생하는 예외를 처리해야 함
    - 재사용성
      - 만약 클래스(InputValidator)가 여러 컨텍스트에서 사용될 수 있고, 예외를 다루는 방식이 호출하는 측마다 다를 수 있다면, 예외를 throw하고 이를 호출한 측에서 처리하게 하는 것이 더 유연할 수 있음
    - 오류 메시지와 복구
      - 사용자에게 오류 메시지를 제공하거나 특정 오류에 대한 복구 작업을 수행해야 한다면, 이러한 처리는 대체로 예외를 발생시킨 직접적인 코드 영역 바깥에서 수행되는 것이 좋음
    - 프로그램 흐름 제어
      - 예외는 비정상적 상황을 나타내기 위한 수단
      - 때로는 예외를 사용하여 프로그램의 흐름을 제어하는 것이 아니라, 유효성 검사를 통해 정상적인 흐름을 조정하는 것이 더 적합할 수 있음

👉 궁금해진 부분 : try-catch의 catch 부분에서 Exception을 발생시키는 경우

public static String sha256Encode( String password ) {
		
		try {
			MessageDigest md = MessageDigest.getInstance( "SHA-256" );
			byte[] digest = md.digest( password.getBytes( StandardCharsets.UTF_8 ) );
			return bytesToHex( digest );
		} catch ( NoSuchAlgorithmException e ) {
			throw new RuntimeException( e );
		}
	}

발생하는 일
- catch 블록 내에서 생성된 새로운 예외 (RuntimeException)는 try-catch 블록을 포함하고 있는 메소드의 실행 흐름을 즉시 중단시키고, 해당 메소드를 호출한 상위 메소드로 예외를 전파
- 상위 메소드에서도 이 예외를 처리하는 try-catch 블록이 없다면, 예외는 계속 호출 스택을 따라 전파
- 어딘가에서 이 예외를 처리하는 catch 블록을 만나지 않는다면, 예외는 최종적으로 JVM(자바 가상 머신)에 도달하고, JVM은 예외의 스택 트레이스를 출력한 뒤 프로그램을 종료 시킴
정리
- NoSuchAlgorithmException이 발생하면 catch 블록이 실행되고, 새로운 RuntimeException이 던져 짐
- 이 예외는 해당 메소드(sha256Encode)를 호출한 상위 메소드로 전파되고, 처리되지 않는 한 계속해서 전파됨
📌 이런 패턴을 사용하는 이유
- 체크 예외(Checked Exception)를 언체크 예외(Unchecked Exception)로 변환하기 위해
  - NoSuchAlgorithmException은 체크 예외이기 때문에 이를 명시적으로 처리하거나 선언해야 하는 반면, RuntimeException은 언체크 예외이며 명시적인 처리나 선언을 필요로 하지 않음
    - NoSuchAlgorithmException의 상속 계층 구조
```
java.lang.Object
	java.lang.Throwable
		java.lang.Exception
			java.lang.GeneralSecurityException
				java.security.NoSuchAlgorithmException
```
- 예외를 더 추상적인 수준으로 변환하여 호출자에게 특정 구현 세부사항을 숨기고, 호출자가 처리해야 할 예외의 범위를 단순화하기 위해

LeeYulhee

끝없이 성장하고자 하는 백엔드 개발자입니다.

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Java 예외 처리 정리(Exception)

👉 Exception의 정의

👉 Throwable 클래스

👉 예외 처리 방법

👉 throw와 throws의 차이

👉 궁금해진 부분 : throws의 종착지에는 try-catch가 있는지?

👉 작성했던 코드에 try-catch 적용 예시

👉 궁금해진 부분 : try-catch의 catch 부분에서 Exception을 발생시키는 경우

해싱(Hashing)과 인코딩(Encoding)

Java 예외 처리 정리(Exception)

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