[Java] 예외 처리

szlee·2024년 8월 26일
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< 김영한의 실전 자바 - 중급 1편 > 강의를 보고 이해한 내용을 바탕으로 합니다.





자바 예외 처리

예외 계층

자바는 프로그램 실행 중에 발생할 수 있는 예상치 못한 상황(예외.Exception)를 처리하기 위한 매커니즘을 제공한다.
자바의 예외 처리는 try , catch , finally , throw , throws 키워드를 사용한다.

  • Object : 자바에서 기본형을 제외한 모든 것은 객체다. 모든 객체의 최상위 부모는 object이므로 예외의 최상위 부모도 object.
  • Throwable : 최상위 예외. 하위에 Exception과 Error가 있다.
  • Error : 메모리 부족이나 심각한 시스템 오류와 같이 애플리케이션에서 복구가 불가능한 시스템 예외. --> 개발자는 이 예외를 잡으려고 하면 안된다.
  • Exception : 체크 예외
    • 애플리케이션 로직에서 사용할 수 있는 실질적인 최상위 예외.
    • Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외.(RuntimeException은 예외)
  • RuntimeException : 언체크 예외. 런타임 예외
    • 컴파일러가 체크하지 않는 언체크 예외
    • RuntimeException과 그 자식 예외는 모두 언체크 예외.
    • RuntimeException의 그 하위 언체크 예외를 보통 런타임 예외로 부른다.

상속 관계에서도 상위 예외를 catch로 잡으면 그 하위 예외까지 함께 잡는다.
따라서 Throwable 예외를 잡으면 안되는데 잡으면 안되는 Error도 함꼐 잡을 수 있기 때문이다. --> Exception부터 필요한 예외로 생각하고 잡으면 된다.

체크 예외 vs 언체크 예외(런타임 예외)

체크 예외는 발생한 예외를 개발자가 명시적으로 처리해야 한다.
그렇지 않으면 컴파일 오류 발생.
언체크 예외는 개발자가 예외를 명시적으로 처리하지 않아도 된다.

예외에서의 두가지 기본 규칙

  1. 예외는 잡아서 처리하거나 밖으로 던져야한다.
  2. 예외를 잡거나 던질 때 지정한 예외 뿐 아니라 그 예외의 자식들도 함께 처리할 수 있다.
    • Exception을 catch로 잡으면 그 하위 예외들도 모두 잡을 수 있다.
    • Exception을 throws로 던지면 그 하위 예외들도 모두 던질 수 있다.

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



체크 예외

Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다.
(RuntimeException은 예외)
체크 예외는 잡아서 처리하거나 밖으로 던지도록 선언해야한다. 안그러면 컴파일 오류가 발생한다.

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

예외 클래스를 만들려면 예외를 상속받으면 된다.
Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.

public class Client {
 	public void call() throws MyCheckedException {
 		throw new MyCheckedException("ex");
 	}
}
  • throw 로 새로운 예외를 발생시킬 수 있다. 예외도 객체이므로 객체를 먼저 new로 생성하고 예외를 발생시켜야 한다.
  • throws 예외는 발생시킨 예외를 메서드 밖으로 던질 때 사용하는 키워드이다.

예외를 잡아서 처리하기

public void callCatch() {
   try {
   		client.call();
   } catch (MyCheckedException e) {
       //예외 처리 로직
       System.out.println("예외 처리, message=" + e.getMessage());
   }
 }

try에서 잡은 예외가 catch의 대상에 없으면 예외를 잡을 수 없다. 이때는 예외를 밖으로 던져야한다.
catch에 예외를 지정하면 해당 예외와 그 하위 타입 예외를 모두 잡아준다.

예외를 밖으로 던지기

public void callThrow() throws MyCheckedException {
 	client.call();
 }

체크 예외를 밖으로 던지지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.
예외를 처리하지 않고 밖으로 던졌기 때문에 이를 호출한 main() 메서드까지 예외가 올라오고, 예외가 main() 밖으로 던져지면 예외 정보와 스택 트레이스를 출력하고 프로그램이 종료된다.

  • 스택 트레이스 : 예외가 어디서 발생했는지, 어떤 경로를 거쳐서 넘어왔는지 확인할 수 있다.

Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.

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

체크 예외의 장단점

체크 예외는 예외를 처리할 수 없을 때 예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 필수로 선언해야한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류 발생.

  • 장점
    • 개발자가 실수로 예외를 누락하지 않도록 컴파일러를 통해 문제를 잡아주는 훌륭한 안전 장치. --> 개발자는 어떤 체크 예외가 발생하는지 쉽게 파악할 수 있다.
  • 단점
    • 실제로는 개발자가 모든 체크 예외를 반드시 잡거나 던지도록 처리해야하기 때문에 너무 번거롭다.


언체크 예외

RuntimeException과 그 하위 예외는 언체크 예외로 분류된다.
언체크 예외는 말 그대로 컴파일러가 예외를 체크하지 않는다는 뜻.
필요한 경우 예외를 잡아서 처리하면 되지만, 예외를 잡지 않아도 자연스럽게 상위로 넘어간다.
죽, 예외를 던지는 throws를 선언하지 않고 생략할 수 있다.(생략한 경우 자동으로 예외를 던진다.) --> 컴파일러가 이런 부분을 체크하지 않는다.

체크 예외 vs 언체크 예외

  • 체크 예외 : 예외를 잡아서 처리하지 않으면 항상 throws를 사용해서 던지는 예외를 선언해야 한다.
  • 언체크 예외 : 예외를 잡아서 처리하지 않아도 throws를 생략할 수 있다.

언체크 예외 장단점

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

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

=> 체크 예외와 언체크 예외의 차이는 예외를 처리할 수 없을 때 예외를 밖으로 던지는 부분이 필수인가 아닌가의 차이이다.
try~ catch로 예외를 잡든가 throws로 예외를 던지든가.
이 때 throws로 예외를 던지는 부분이 언체크 예외에서는 필수가 아니다.

try catch finally

public void sendMessage(String data) {
   String address = "http://example.com";
   NetworkClientV2 client = new NetworkClientV2(address);
   client.initError(data);
   
   try {
     client.connect();
     client.send(data);
   } catch (NetworkClientExceptionV2 e) {
     System.out.println("[오류] 코드: " + e.getErrorCode() + ", 메시지: " +
    e.getMessage());
   }
   //NetworkClientException이 아닌 다른 예외가 발생해서 예외가 밖으로 던져지면 무시
   client.disconnect();
 }

예외 처리가 끝난 다음에 정상 흐름의 마지막에 client.disconnect()를 호출해서 항상 호출될 것 같지만, catch에서 잡을 수 없는 예외가 발생하면 catch의 대상이 아니므로 즉시 밖으로 던져진다. 결론적으로 client.disconnect()가 호출되지 않는다.
=> 어떤 경우라도 반드시 호출되는 finally 기능 등장.

try {
	//정상 흐름
} catch {
	//예외 흐름
} finally {
	//반드시 호출해야하는 마무리 흐름
}

try를 시작하기만 하면 finally는 어떤 경우라도 반드시 호출된다.
try, catch 안에서 잡을 수 없는 예외가 발생해도 finally는 반드시 호출된다.
잡을 수 없는 예외는 finally가 끝나고 난 이후에 예외가 밖으로 던져진다.

  • 정상 흐름과 예외 흐름을 분리해서 코드를 읽기 쉽게 만든다.
  • 사용한 자원을 항상 반환할 수 있도록 보장해준다.

예외를 잡지 않고 try, finally 만 존재해도 되고

try {
	//정상 흐름
} finally {
	//반드시 호출해야하는 마무리 흐름
}

catch로 잡을 예외를 여러개로 나눌 수도 있다.

try {
	//정상 흐름
} catch {
	//예외1 흐름
} catch {
	//예외2 흐름
}catch {
	//예외3 흐름
} finally {
	//반드시 호출해야하는 마무리 흐름
}

모든 예외를 잡아서 처리하려면 마지막에 Exception을 두면 된다.

catch (Exception e) { 
	//Exception은 RuntimeException의 부모이므로 여기서 잡음
}

이 때, 예외가 발생했을 때 catch를 순서대로 실행하므로 더 디테일한 자식을 먼저 잡아야 한다.
=> 예외를 계층화하고 다양하게 만들면 더 세밀한 동작들을 깔끔하게 처리할 수 있고, 특정 분류의 공통 예외들도 한번에 catch로 잡아서 처리할 수 있다.

실무 예외 처리 방안

네트워크 서버에 문제가 발생해서 통신이 불가능하거나 데이터베이스 서버에 문제가 발생해서 접속이 안되는 등 시스템 오류로 발생한 예외들은 대부분 예외를 잡아도 해결할 수 있는 것이 거의 없다.
이러한 경우 고객에게는 오류 메시지를 보여주고 내부 개발자가 문제 상황을 빠르게 인지할 수 있도록 오류에 대한 로그를 남겨두어야 한다.

체크 예외는 개발자가 실수로 놓칠 수 있는 예외들을 컴파일러가 체크해주기 때문에 많이 사용되었었지만 처리할 수 없는 예외가 점점 더 많아지고 프로그램이 점점 복잡해지면서 체크 예외를 사용하는 것이 점점 더 부담스러워졌다.

=> 결국 개발자는 본인이 다룰 수 없는 수 많은 체크 예외 지옥에 빠지게 되고
throws Exception과 같이 최악의 수를 두게 된다.
얘는 일반적으로 다루는 모든 예외의 부모이기 때문에 이렇게 한 줄만 넣으면 모든 예외를 다 던질 수 있으나, 이걸 던지게 되면 다른 체크 예외를 체크할 수 있는 기능이 무효화되고 중요한 체크 예외를 다 놓치게 된다.
중요한 체크 예외가 발생해도 컴파일러는 Exception을 던지기 때문에 문법에 맞다고 판단해서 컴파일 오류가 발생하지 않는다.

문제 상황

  • 처리할 수 없는 예외 : 예외를 잡아서 복구할 수 있는 예외보다 복구할 수 없는 예외가 더 많다.
  • 체크 예외 부담 : 처리할 수 없는 예외는 밖으로 던져야 한다. 체크 예외이므로 throws에 던질 대상을 일일이 명시해야한다.

언체크 예외 사용

일부 언체크 예외를 잡아서 처리할 수 있다면 잡아서 처리하면 된다.
언체크 예외이므로 throws를 사용하지 않아도 된다.

예외 공통 처리

처리할 수 없는 예외들은 중간에 여러곳에서 나누어 처리하기보다 예외를 공통으로 처리할 수 있는 곳을 만들어서 한 곳에서 해결하면 된다. 

try {
 	networkService.sendMessage(input);
} catch (Exception e) { // 모든 예외를 잡아서 처리
 	exceptionHandler(e);
}

Exception을 잡아서 해결하지 못한 모든 예외를 여기서 공통으로 처리한다. 예외도 객체이므로 공통 처리 메서드에 예외 객체를 전달한다.

e.printStackTrace()

예외 메시지와 스택 트레이스를 출력할 수 있다.
예외가 발생한 지점을 역으로 추적할 수 있다.
--> 그런데 얘를 직접 호출하면 결과가 콘솔에만 출력된다. 따라서 Slf4J, logback과 같은 로그 라이브를 통해 예외 스택 트레이스를 출력하여 서버에서 로그를 확인한다.

try with resources

애플리케이션에서 외부 자원을 사용하는 경우 반드시 외부 자원을 해제한다.
try 괄호 안에 사용할 자원을 명시하고 try 블럭이 끝나면 자원을 해제한다.

try (Resource resource = new Resource()) {
 // 리소스를 사용하는 코드
}

장점

  • 리소스 누수 방지 : 모든 리소스가 제대로 닫히도록 보장한다. finally 블럭 안에서 자원 해제 코드를 누락하는 문제들 예방 가능
  • 코드 간결성 및 가독성 향상 : 명시적인 close()호출이 필요 없어 코드가 더 간결하고 읽기 쉬워진다.
  • 스코프 범우 한정 : 리소스로 사용되는 client변수의 스코프가 try블럭 안으로 한정되므로 코드 유지보수가 더 쉬워진다.
  • 조금 더 빠른 자원 해제 : try->catch->finally로 catch 이후에 자원을 반납해야했는데 try with resources는 try블럭이 끝나면 즉시 close()를 호출한다.
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