자바 예외 이해

• Object: 예외도 객체이다. 모든 객체의 최상위 부모는 Object이므로 예외의 최상위 부모도 Object이다.
• Throwable: 최상위 예외이다. 하위에 Exception과 Error가 있다.
• Error: 메모리 부족이나 심각한 시스템 오류와 같이 애플리케이션에서 복구 불가능한 시스템 예외이다. 애플리케이션 개발자는 이 예외를 잡으려고 해서는 안된다.
  • 상위 예외를 catch로 잡으면 그 하위 예외까지 함께 잡는다. 따라서 애플리케이션 로직에서는 Throwable 예외도 잡으면 안되는데, 앞서 이야기한 Error 예외도 함께 잡을 수 있기 때문이다. 애플리케이션 로직은 이런 이유로 Exception부터 필요한 예외로 생각하고 잡으면 된다.
  • 참고로 Error도 언체크 예외이다.
• Exception: 체크 예외
  • 애플리케이션 로직에서 사용할 수 있는 실질적인 최상위 예외이다.
  • Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 단 RuntimeException은 예외로 한다.
• RuntimeException: 언체크 예외, 런타임 예외
  • 컴파일러가 체크 하지 않는 언체크 예외이다.
  • RuntimeException과 그 자식 예외는 모두 언체크 예외이다.
  • RuntimeException의 이름을 따라서 RuntimeException과 그 하위 언체크 예외를 런타임 예외라고 많이 부른다.

참고: 예외를 처리하지 못하고 계속 던지면 어떻게 될까?

• 자바 main() 쓰레드의 경우 예외 로그를 출력하면서 시스템이 종료된다.
• 웹 애플리케이션의 경우 여러 사용자의 요청을 처리하기 때문에 하나의 예외 때문에 시스템이 종료되면 안된다. WAS가 해당 예외를 받아서 처리하는데, 주로 사용자에게 개발자가 지정한 오류 페이지를 보여준다.

체크 예외 기본 이해

• Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 단 RuntimeException은 예외로 한다.
• 체크 예외는 잡아서 처리하거나, 또는 밖으로 던지도록 선언해야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

체크 예외의 장단점
체크 예외는 예외를 잡아서 처리할 수 없을 때, 예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 필수로 선언해야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다. 이것 때문에 장점과 단점이 동시에 존재한다.

• 장점: 개발자가 실수로 예외를 누락하지 않도록 컴파일러를 통해 문제를 잡아주는 훌륭한 안전 장치이다.
• 단점: 하지만 실제로는 개발자가 모든 체크 예외를 반드시 잡거나 던지도록 처리해야 하기 때문에, 너무 번거로운 일이 된다. 크게 신경쓰고 싶지 않은 예외까지 모두 챙겨야 한다.

언체크 예외 기본 이해

• RuntimeException과 그 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. 이 경우 자동으로 예외를 던진다.

언체크 예외의 장단점
언체크 예외는 예외를 잡아서 처리할 수 없을 때, 예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 생략할 수 있다. 이것 때문에 장점과 단점이 동시에 존재한다.

• 장점: 신경쓰고 싶지 않은 언체크 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: 언체크 예외는 개발자가 실수로 예외를 누락할 수 있다. 반면에 체크 예외는 컴파일러를 통해 예외 누락을 잡아준다.

그렇다면 언제 체크 예외를 사용하고 언제 언체크(런타임) 예외를 사용하면 좋을까?

• 기본적으로 언체크(런타임) 예외를 사용하자
• 체크 예외는 비즈니스 로직상 의도적으로 던지는 예외에만 사용하자.
• 이 경우 해당 예외를 잡아서 반드시 처리해야 하는 문제일 때만 체크 예외를 사용해야 한다. 예를 들어서 다음과 같은 경우가 있다.
• 체크 예외 예)
  • 계좌 이체 실패 예외
  • 결제시 포인트 부족 예외
  • 로그인 ID, PW 불일치 예외
• 물론 이 경우에도 100% 체크 예외로 만들어야 하는 것은 아니다. 다만 계좌 이체 실패처럼 매우 심각한 문제는 개발자가 실수로 예외를 놓치면 안된다고 판단할 수 있다. 이 경우 체크 예외로 만들어 두면 컴파일러를 통해 놓친 예외를 인지할 수 있다.

public class UnCheckedAppTest {

    @Test
    void unchecked() {
        Controller controller = new Controller();
        Assertions.assertThatThrownBy(() -> controller.request())
                .isInstanceOf(Exception.class);
    }


    static class Controller {
        Service service = new Service();

        public void request() {
            service.logic();
        }
    }

    static class Service {

        Repository repository = new Repository();
        NetworkClient networkClient = new NetworkClient();

        public void logic() {
            repository.call();
            networkClient.call();
        }
    }

    static class NetworkClient {
        public void call() {
            throw new RuntimeConnectException("연결 실패");
        }
    }

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

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

    static class RuntimeSQLException extends RuntimeException {
        public RuntimeSQLException(Throwable cause) {
            super(cause);
        }
    }

}

예외 전환

• 리포지토리에서 체크 예외인 SQLException이 발생하면 런타임 예외인 RuntimeSQLException으로 전환해서 예외를 던진다.
  • 참고로 이때 기존 예외를 포함해주어야 예외 출력시 스택 트레이스에서 기존 예외도 함께 확인할 수 있다.
• NetwokClient는 단순히 기존 체크 예외를 RuntimeConnectException이라는 런타임 예외가 발생하도록 코드를 바꾸었다.

런타임 예외 - 대부분 복구 불가능한 예외
시스템에 발생한 예외는 대부분 복구 불가능한 예외이다. 런타임 예외를 사용하면 서비스나 컨트롤러가 이런 복구 불가능한 예외를 신경쓰지 않아도 된다. 물론 이렇게 복구 불가능한 예외는 일관성 있게 공통으로 처리해야 한다.

런타임 예외 - 의존 관계에 대한 문제
런타임 예외는 해당 객체가 처리할 수 없는 예외는 무시하면 된다. 따라서 체크 예외 처럼 예외를 강제로 의존하지 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 다른 처리가 필요할 수 있다. 하지만 공통 처리하는 한곳만 변경하면 되기 때문에 변경의 영향 범위는 최소화 된다.

예외 포함과 스택 트레이스
예외를 전환할때는 반드시 기존 예외를 포함해야 한다. 그렇지 않으면 스택 트레이스를 확인할 때 심각한 문제가 발생한다.

    @Test
    void printEx() {
        Controller controller = new Controller();
        try {
            controller.request();
        } catch (Exception e) {
            log.info("ex", e);
        }
    }

• 로그를 출력할 때 마지막 파라미터에 예외를 넣어주면 로그에 스택 트레이스를 출력할 수 있다.
  • 예) log.info("message={}", "message", ex) 여기에소 마지막에 ex를 전달하는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 하면 스택 트레이스에 로그를 출력할 수 있다.
  • 예) log.info("ex", ex) 지금 예외에서는 파라미터({})가 없기 때문에, 예외만 파라미터에 전달하면 스택 트레이스를 로그에 출력할 수 있다.

기존 예외를 포함하지 않으면 기존에 발생한 예외와 스택 트레이스를 확인할 수 없다. 변환한 예외부터 예외를 확인할 수 있다. 만약 실제 DB에 연동했다면 DB에서 발생한 예외를 확인할 수 없는 심각한 문제가 발생한다.

스프링과 문제 해결

체크 예외와 인터페이스
서비스 계층은 가급적 특정 구현 기술에 의존하지 않고, 순수하게 유지하는 것이 좋다. 이렇게 하려면 예외에 대한 의존도 함께 해결해야한다.
예를 들어서 서비스가 처리할 수 없는 SQLException에 대한 의존을 제거하려면 어떻게 해야할까?
서비스가 처리할 수 없으므로 리포지토리가 던지는 SQLException 체크 예외를 런타임 예외로 전환해서 서비스 계층에 던지자. 이렇게 하면 서비스 계층이 해당 예외를 무시할 수 있기 때문에, 특정 구현 기술에 의존하는 부분을 제거하고 서비스 계층을 순수하게 유지할 수 있다.

인터페이스 도입

• 이렇게 인터페이스를 도입하면 MemberService는 MemberRepository 인터페이스에만 의존하면 된다.
• 이제 구현 기술을 변경하고 싶으면 DI를 이용해서 MemberService 코드의 변경 없이 구현 기술을 변경할 수 있다.

체크 예외 코드에 인터페이스 도입시 문제점 - 구현 클래스

• 인터페이스의 구현체가 체크 예외를 던지려면, 인터페이스 메서드에 먼저 체크 예외를 던지는 부분이 선언 되어 있어야 한다. 그래야 구현 클래스의 메서드도 체크 예외를 던질 수 있다.
  • 쉽게 이야기 해서 MemberRepositoryV3가 throws SQLException를 하려면 MemberRepositoryEx 인터페이스에도 throws SQLException이 필요하다.
• 참고로 구현 클래스의 메서드에 선언할 수 있는 예외는 부모 타입에서 던진 예외와 같거나 하위 타입이어야 한다.

package hello.jdbc.repository;
import hello.jdbc.domain.Member;
 
 public interface MemberRepository {
     Member save(Member member);
     Member findById(String memberId);
     void update(String memberId, int money);
     void delete(String memberId);
}

특정 기술에 종속되는 인터페이스
구현 기술을 쉽게 변경하기 위해서 인터페이스를 도입하더라도 SQLException과 같은 특정 구현 기술에 종속적인 체크 예외를 사용하게 되면 인터페이스에도 해당 예외를 포함해야 한다. 하지만 이것은 우리가 원하던 순수한 인터페이스가 아니다. JDBC 기술에 종속적인 인터페이스일 뿐이다. 인터페이스를 만드는 목적은 구현체를 쉽게 변경하기 위함인데, 이미 인터페이스가 특정 구현 기술에 오염이 되어 버렸다. 향후 JDBC가 아닌 다른 기술로 변경한다면 인터페이스 자체를 변경해야 한다.

런타임 예외와 인터페이스
런타임 예외는 이런 부분에서 자유롭다. 인터페이스에 런타임 예외를 따로 선언하지 않아도 된다. 따라서 인터페이스가 특정 기술에 종속적일 필요가 없다.

MyDbException

package hello.jdbc.repository.ex;

public class MyDbException extends RuntimeException {

    public MyDbException() {
    }

    public MyDbException(String message) {
        super(message);
    }

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

    public MyDbException(Throwable cause) {
        super(cause);
    }
}

MemberRepository

@Slf4j
public class MemberRepositoryV4_1 implements MemberRepository {
    private final DataSource dataSource;

    public MemberRepositoryV4_1(DataSource dataSource) {
        this.dataSource = dataSource;
    }

    @Override
    public Member save(Member member) {
        String sql = "insert into member(member_id, money) values (?, ?)";

        Connection conn = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            conn = getConnection();
            pstmt = conn.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, member.getMemberId());
            pstmt.setInt(2, member.getMoney());
            pstmt.executeUpdate();
            return member;
        } catch (SQLException e) {
            throw new MyDbException(e);
        } finally {

            close(conn, pstmt, null);
        }
    }

    @Override
    public Member findById(String memberId) {
        String sql = "select * from member where member_id = ?";
        Connection conn = null;
        PreparedStatement pstmt = null;
        ResultSet rs = null;

        try {
            conn = getConnection();
            pstmt = conn.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);

            rs = pstmt.executeQuery();
            if (rs.next()) {
                Member member = new Member();
                member.setMemberId(rs.getString("member_id"));
                member.setMoney(rs.getInt("money"));
                return member;
            } else {
                throw new NoSuchElementException("member not found memberId=" + memberId);
            }
        } catch (SQLException e) {
            throw new MyDbException(e);
        } finally {
            close(conn, pstmt, rs);
        }
    }


    @Override
    public void update(String memberId, int money) {
        String sql = "update member set money = ? where member_id = ?";

        Connection conn = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            conn = getConnection();
            pstmt = conn.prepareStatement(sql);
            pstmt.setInt(1, money);
            pstmt.setString(2, memberId);
            int resultSize = pstmt.executeUpdate();
            log.info("resultSize={}", resultSize);
        } catch (SQLException e) {
            throw new MyDbException(e);
        } finally {

            close(conn, pstmt, null);
        }
    }


    @Override
    public void delete(String memberId) {
        String sql = "delete from member where member_id = ?";

        Connection conn = null;
        PreparedStatement pstmt = null;

        try {
            conn = getConnection();
            pstmt = conn.prepareStatement(sql);
            pstmt.setString(1, memberId);
            pstmt.executeUpdate();
        } catch (SQLException e) {
            throw new MyDbException(e);
        } finally {

            close(conn, pstmt, null);
        }
    }

    private void close(Connection conn, PreparedStatement stmt, ResultSet rs) {

        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        // 주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야 한다.
        DataSourceUtils.releaseConnection(conn, dataSource);
        //JdbcUtils.closeConnection(conn);

    }

    private Connection getConnection() throws SQLException {
        // 주의! 트랜잭션 동기화를 사용하려면 DataSourceUtils를 사용해야 한다.
        Connection con = DataSourceUtils.getConnection(dataSource);
        log.info("get connection={}, class={}", con, con.getClass());
        return con;
    }
}

스프링 예외 추상화

• 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. 예를들어서, JDBC 기술을 사용하든, JPA 기술을 사용하든 스프링이 제공하는 예외를 사용하면 된다.
• JDBC나 JPA를 사용할 때 발생하는 예외를 스프링이 제공하는 예외로 변환해주는 역할도 스프링이 제공한다.
• 그림은 일부 계층을 생략했다.

스프링이 제공하는 예외 변환기
스프링은 데이터베이스에서 발생하는 오류 코드를 스프링이 정의한 예외로 자동으로 변환해주는 변환기를 제공한다.

스프링이 제공하는 SQL 예외 변환기는 다음과 같이 사용하면 된다.

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

• translate() 메서드의 첫번째 파라미터는 읽을 수 있는 설명이고, 두번째는 실행한 sql, 마지막은 발생된 SQLException을 전달하면 된다. 이렇게 하면 적절한 스프링 데이터 접근 계층의 예외로 변환해서 반환해준다.

정리

• 스프링은 데이터 접근 계층에 대한 일관된 추상화를 제공한다.
• 스프링은 예외 변환기를 통해서 SQLException의 ErrorCode에 맞는 적절한 스프링 데이터 접근 예외로 변환해준다.
• 만약 서비스, 컨트롤러 계층에서 예외 처리가 필요하면 특정 기술에 종속적인 SQLException 같은 예외를 직접 사용하는 것이 아니라, 스프링이 제공하는 데이터 접근 예외를 사용하면 된다.
• 스프링 예외 추상화 덕분에 특정 기술에 종속적이지 않게 되었다. 이제 JDBC에서 JPA같은 기술로 변경되어도 예외로 인한 변경을 최소화 할 수 있다. 향후 JDBC에서 JPA로 구현 기술을 변경하더라도, 스프링은 JPA 예외를 적절한 스프링 데이터 접근 예외로 변환해준다.
• 물론 스프링이 제공하는 예외를 사용하기 때문에 스프링에 대한 종속성은 발생한다.

참고자료: 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리(인프런 김영한)