9. 예외 처리1 - 이론

예외 처리 예제

NetworkServiceV1_3

public class NetworkServiceV1_3 {

    public void sendMessage(String data) {
        String address = "http://example.com";
        NetworkClientV1 client = new NetworkClientV1(address);
        client.initError(data); //추가

        String connectResult = client.connect();
        if (isError(connectResult)) {
            System.out.println("[네트워크 오류 발생] 오류 코드: " + connectResult);
        } else {
            String sendResult = client.send(data);
            if (isError(sendResult)) {
                System.out.println("[네트워크 오류 발생] 오류 코드: " + sendResult);
            }
        }

        client.disconnect();
    }

    private static boolean isError(String connectResult) {
        return !connectResult.equals("success");
    }
}

정상 흐름과 예외 흐름

그런데 반환 값으로 예외를 처리하는 NetworkServiceV1_3와 같은 코드들을 보면 정상 흐름과 예외 흐름이 전혀 분리되어 있지 않다. 어떤 부분이 정상 흐름이고 어떤 부분이 예외 흐름인지 이해하기가 너무 어렵다. 심지어 예외 흐름을 처리하는 부분이 더 많다.

정상 흐름 코드

client.connect();
client.send(data);
client.disconnect();

정상 흐름은 연결하고, 데이터를 전송하고, 연결을 종료하면 끝이다. 매우 단순하고 직관적이다.

 

정상 흐름 + 예외 흐름이 섞여 있는 코드

String connectResult = client.connect();
if (isError(connectResult)) {
    	System.out.println("[네트워크 오류 발생] 오류 코드: " + connectResult); 
    } else {
        String sendResult = client.send(data);
        if (isError(sendResult)) {
        System.out.println("[네트워크 오류 발생] 오류 코드: " + sendResult); 
    }
}

client.disconnect();

• 정상 흐름과 예외 흐름이 섞여 있기 때문에 코드를 한눈에 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.

어떻게 하면 정상 흐름과 예외 흐름을 분리할 수 있을까? 지금과 같이 반환 값을 사용해서 예외 상황을 처리하는 방식으로는 해결할 수 없는 것은 확실하다. 이런 문제를 해결하기 위해 바로 예외 처리 메커니즘이 존재한다. 지금부터 본격적으로 자바 예외 처리에 대해 알아보자. 예외 처리를 사용하면 정상 흐름과 예외 흐름을 명확하게 분리할 수 있다.

자바 예외 처리1 - 예외 계층

자바는 프로그램 실행 중에 발생할 수 있는 예상치 못한 상황, 즉 예외(Exception)를 처리하기 위한 메커니즘을 제공한다. 이는 프로그램의 안정성과 신뢰성을 높이는 데 중요한 역할을 한다.

자바의 예외 처리는 다음 키워드를 사용한다.

`try` , `catch` , `finally` , `throw` , `throws`

그리고 예외를 다루기 위한 예외 처리용 객체들을 제공한다.

예외 계층 그림

• Object: 자바에서 기본형을 제외한 모든 것은 객체다. 예외도 객체이다.
  • 모든 객체의 최상위 부모는 `Object` 이므로 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.
  • 애플 리케이션 개발자는 이 예외를 잡으려고 해서는 안된다.
• 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.
  • 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.

주의
상속 관계에서 부모 타입은 자식을 담을 수 있다.

이 개념이 예외 처리에도 적용되는데, 상위 예외를 catch로 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 Exception부터 필요한 예외로 생각하고 잡으면 된다.

자바 예외 처리2 - 예외 기본 규칙

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

예외 처리

1. Main은 Service를 호출한다.
2. Service는 Client를 호출한다.
3. Client에서 예외가 발생했다.
4. Client에서 예외를 처리하지 못하고 밖으로 던진다. 여기서 Client의 밖은 Client를 호출한 Service를 뜻한다.
5. Service에 예외가 전달된다. Service에서 예외를 처리했다. 이후에는 애플리케이션 로직이 정상 흐름으로 동작한다.
6. 정상 흐름을 반환한다.

예외 던짐

 

예외를 처리하지 못하면 자신을 호출한 곳으로 예외를 던져야 한다.

 

예외에 대해서는 2가지 기본 규칙을 기억하자

1. 예외는 잡아서 처리하거나 밖으로 던져야 한다
2. 예외를 잡거나 던질때 지정한 예외뿐만 아니라 그 예외의 자식들도 함께 처리 할 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.

이제 본격적으로 코드를 통해 예외 처리를 알아보자.

자바 예외 처리3 - 체크 예외

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

체크 예외 전체 코드
먼저 전체 코드를 작성하고 그 다음에 하나씩 설명하겠다.

/**
 * Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.
 */
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 {
        //문제 상황
        throw new MyCheckedException("ex");
    }
}

• throw 예외 라고 하면 새로운 예외를 발생시킬 수 있다.
• 예외도 객체이기 때문에 객체를 먼저 new로 생성하고 예외를 발생시켜야 한다.
• throws 예외는 발생시킨 예외를 메서드 밖으로 던질 때 사용하는 키워드이다.
• throw, throws의 차이에 주의하자

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 선언해야 한다.
     */
    public void catchThrow() throws MyCheckedException {
        client.call();
    }

}

 

Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.

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

MyCheckedException는 Exception을 상속받았다. Exception을 상속받으면 체크 예외가 된다.

참고로 RuntimeException을 상속받으면 언체크 예외가 된다. 이런 규칙은 자바 언어에서 문법으로 정한 것 이다.
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

먼저 그림과 같이 예외를 잡아서 처리하는 코드를 실행해보자.

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 예외를 처리했기 때문에 main() 메서드까지 예외가 올라오지 않는다.
• main()에서 출력하는 "정상 종료" 문구가 출력된 것을 확인할 수 있다.

실행 순서를 분석해보자.

1. main() -> service.callCatch() -> client.call()[예외발생,던짐]
2. main() <- service.callCatch()[예외처리] <- client.call()
3. main()[정상흐름] <- service.callCatch() <- client.call()

Client.call()에서 `MyCheckedException` 예외가 발생하고, 그 예외를 `Service.callCatch()` 에서 잡는 것을 확인할 수 있다.

 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"); 
}

실행 결과

예외 처리, message=ex
System.out.println("정상 흐름");

이 부분의 실행 결과를 보면 `catch` 부분이 작동한 것을 확인할 수 있다.
catch로 예외를 잡아서 처리하고 나면 코드가 catch 블럭의 다음 라인으로 넘어가서 정상 흐름으로 작동한다.

 

체크 예외를 잡아서 처리하는 코드 - callCatch()

 try {
     client.call();
} catch (MyCheckedException e) {
	//예외 처리 로직
}
System.out.println("정상 흐름");

• 예외를 잡아서 처리하려면 try ~ catch(..)를 사용해서 예외를 잡으면 된다.
• try 코드 블럭에서 발생하는 예외를 잡아서 catch로 넘긴다.
• 만약 try에서 잡은 예외가 catch의 대상에 없으면 예외를 잡을 수 없다. 이때는 예외를 밖으로 던져야 한다.
• 여기서는 MyCheckedException 예외를 catch로 잡아서 처리한다.

catch는 해당 타입과 그 하위 타입을 모두 잡을 수 있다

public void callCatch() {
    try {
         client.call();
    } catch (Exception e) {
	//예외 처리 로직 
    }
	
    System.out.println("정상 흐름"); 
}

• catch에 MyCheckedException의 상위 타입인 `Exception` 을 적어주어도 `MyCheckedException` 을 잡을 수 있다.
• catch` 에 예외를 지정하면 해당 예외와 그 하위 타입 예외를 모두 잡아준다.
• 물론 정확하게 `MyCheckedException` 만 잡고 싶다면 `catch` 에 `MyCheckedException` 을 적어주어야 한 다.
• 예외도 객체이기 때문에 다형성이 적용된다.

예외를 처리 하지 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.catchThrow();
        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 "정상 종료"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();
}

체크 예외를 처리할 수 없을 때는 throws 키워드를 사용해서, method() throws 예외 와 같이 밖으로 던질 예외를 필수로 지정 해주어야 한다. 여기서는 MyCheckedException을 밖으로 던지도록 지정해주었다.

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.

이를 통 해 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.

크게 신경쓰고 싶지 않은 예외까지 모두 챙겨야 한다.

정리

체크 예외는 잡아서 직접 처리하거나 또는 밖으로 던지거나 둘중 하나를 개발자가 직접 명시적으로 처리해야한다.

그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

자바 예외 처리4 - 언체크 예외

• 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, 생략 할 수 있다. 생략한 경우 자동으로 예외를 던진다.

체크 예외 VS 언체크 예외

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

언체크 예외 전체 코드

/**
 * RuntimeException을 상속받은 예외는 언체크 예외가 된다.
 */
public class MyUncheckedException extends RuntimeException {
    public MyUncheckedException(String message) {
        super(message);
    }
}

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

/**
 * UnChecked 예외는
 * 예외를 잡거나, 던지지 않아도 된다.
 * 예외를 잡지 않으면 자동으로 밖으로 던진다.
 */
public class Service {

    Client client = new Client();

    /**
     * 필요한 경우 예외를 잡아서 처리할 수 있다.
     */
    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 됩니다.
     */
    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");
    }
}

 

언체크 예외를 잡아서 처리하는 코드 - callCatch()

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");
}

언체크 예외도 필요한 경우 예외를 잡아서 처리하면 된다.

언체크 예외를 밖으로 던지는 코드

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

• 언체크 예외는 체크 예외와 다르게 `throws 예외` 를 선언하지 않아도 된다.
• 말 그대로 컴파일러가 이런 부분을 체크하지 않기 때문에 언체크 예외이다.

언체크 예외를 밖으로 던지는 코드 - 선언

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

 

참고로 언체크 예외도 `throws 예외` 를 선언해도 된다. 물론 생략할 수 있다.

언체크 예외는 주로 생략하지만, 중요한 예외의 경우 이렇게 선언해두면 해당 코드를 호출하는 개발자가 이런 예외가 발생한다는 점을 IDE를 통해 좀 더 편리하게 인지할 수 있다. (언체크 예외를 던진다고 선언한다고 해서 체 크 예외 처럼 컴파일러를 통해서 체크할 수 있는 것은 아니다. 해당 메서드를 호출하는 개발자가 IDE를 통해 호출 코드를 보고, 이런 예외가 발생한다고 인지할 수 있는 정도이다.)

언체크 예외의 장단점

언체크예외는예외를잡아서처리할수없을때,예외를밖으로던지는 `throws 예외` 를생략할수있다.이것때문에 장점과 단점이 동시에 존재한다.

장점 

신경쓰고 싶지 않은 언체크 예외를 무시할 수 있다.  체크 예외의 경우 처리할 수 없는 예외를 밖으로 던지려 면 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.

정리

체크 예외와 언체크 예외의 차이는 예외를 처리할 수 없을 때 예외를 밖으로 던지는 부분에 있다.

이 부분을 필수로 선언 해야 하는가 생략할 수 있는가의 차이다.