영권's
9주차 과제: 예외 처리 본문
목표
자바의 예외 처리에 대해 학습하세요.
학습할 것 (필수)
- 자바에서 예외 처리 방법 (try, catch, throw, throws, finally)
- 자바가 제공하는 예외 계층 구조
- Exception과 Error의 차이는?
- RuntimeException과 RE가 아닌 것의 차이는?
- 커스텀한 예외 만드는 방법
예외와 에러
컴퓨터 하드웨어의 오동작 또는 고장으로 인해 응용프로그램 실행 오류가 발생하는 것을 자바에서는 에러(error)라고 한다.
에러는 JVM 실행에 문제가 생겼다는 것이므로 JVM 위에서 실행되는 프로그램을 아무리 견고하게 만들어도 결국 실행 불능이 된다. 개발자는 이런 에러에 대처할 방법이 전혀 없다.
자바에서는 에러 이외에 예외(Exception)이라고 부르는 오류가 있다.
예외란 사용자의 잘못된 조작 또는 개발자의 잘못된 코딩으로 인해 발생하는 프로그램 오류를 말한다.
예외가 발생하면 프로그램은 종료된다는 점에서는 에러와 동일하다. 그러나 예외는 예외 처리(Exception Handling)를 통해 프로그램을 종료하지 않고 정상 실행 상태가 유지되도록 할 수 있다.
예외는 두 가지 종류가 있다. 하나는 일반 예외(Exception)이고, 다른 하나는 실행 예외(Runtime Exception)이다.
일반 예외는 컴파일러 체크 예외라고도 하는데, 자바 소스를 컴파일하는 과정에서 예외 처리 코드가 필요한지 검사하기 떄문이다. 만약 예외 처리코드가 없다면 컴파일 오류가 발생한다.
실행 예외는 컴파일하는 과정에서 예외 처리 코드를 검사하지 않는 예외를 말한다.
컴파일 시 예외 처리를 확인하는 차이일 뿐, 두 가지 예외는 모두 예외 처리가 필요하다.
자바에서는 예외를 클래스로 관리한다. JVM은 프로그램을 실행하는 도중에 예외가 발생하면 해당 예외 클래스로 객체를 생성한다.
그리고 나서 예외 처리 코드에서 예외 객체를 이용할 수 있도록 해준다. 모든 예외 클래스는 java.lang.Exception을 상속받고 Exception과 Error 위에 Throwable이 존재한다.
- 자바가 제공하는 예외 계층 구조
- RuntimeException과 RE가 아닌 것의 차이는?
일반 예외와 실행 예외 클래스를 구별하는 방법은 일반 예외는 Exception을 상속받지만 Runtime Exception을 상속 받지 않는 클래스들이고, 실행 예외는 다음과 같이 Runtime Excpetion을 상속받는 클래스들이다. Runtime Excpetion 역시 Excpetion 을 상속 받지만, JVM은 RuntimeException을 상속했는지 여부를 보고 실행 예외를 판단한다.
| Checked Exception | Unchecked Exception | |
| 처리 여부 | 반드시 예외 처리를 해야함. | 명시적인 처리를 강제하지 않음. |
| 확인 시점 | 컴파일 시점. | 실행 시점 |
| 대표적인 예외 | Exception을 상속하는 하위 클래스 중 Runtime Exception을 제외한 모든 예외 - IOException - SQLException - ... |
Exception을 상속한 하위 클래스 중 Runtime Exception 하위 예외 - NullPointerException - IllegalArgumentException - IndexOutOfBoundException - ... |
- 자바에서 예외 처리 방법 (try, catch, throw, throws, finally)
예외처리란?
예외처리란 프로그램 실행 시 발생할 수 있는 예기치 못한 예외의 발생에 대비한 코드를 작성하는 것이다.
OutOfMemoryError와 같이 프로그래머, 혹은 사용자의 실수가 아닌 ‘에러‘는 어쩔 수 없지만,
예외는 프로그래머가 미리미리 처리를 해두어야한다.
이때 처리하지 못한 예외는 프로그램을 비정상적으로 종료시키며, JVM의 예외처리기가 (UncaughtExceptionHandler) 받아서 예외의 원인을 화면에 출력한다.
try 블록에는 예외 발생 코드가 위치한다. try 블록의 코드가 예외 발생 없이 정상 실행되면 catch 블록의 코드는 실행되지 않고 finally 블록의 코드를 실행한다. 만약 try 블록의 코드에서 예외가 발생하면 즉시 실행을 멈추고 catch 블록으로 이동하여 예외 처리 코드를 실행한다. 그리고 finally 블록의 코드를 실행한다. finally 블록은 옵션으로 생략 가능하다. 예외 발생 여부와 상관없이 항상 실행할 내용이 있을 경우에만 finally 블록을 작성해주면 된다. try 블록과 catch블록에서 return문을 사용하더라도 finally 블록은 항상 실행된다.
- 예외를 위에 처럼 처리하고 그 뒤에 다른 코드가 있다면 어떻게 될까요?
- Checked Exception 같은 경우에는 예외에 대한 내용은 console에 기록되지만 나머지 코드도 모두 실행됩니다.
Unchecked Exception의 경우
따로 예외처리를 하지 않았다면 프로그램이 종료되고 예외 처리를 하였다면 예외처리에 맞게 프로그램이 동작하게 됩니다.
- 예외를 처리할 때는 어떻게 처리할지를 확실하게 하는것이 좋을 것 같습니다.
다중 catch
try 블록 내부는 다양한 종류의 예외가 발생할 수 있다. 이 경우, 발생되는 예외별로 예외 처리 코드를 다르게 하려면 다중 catch 블록을 작성하는 것이다.
catch 블록의 예외 클래스 타입은 try 블록에서 발생한 예외의 종류로 try 블록에서 해당 타입의 예외가 발생하면 catch 블록을 실행하도록 되어 있다.
catch 블록이 여러 개라 할지라도 단 하나의 catch 블록만 실행된다. 그 이유는 try 블록에서 동시 다발적으로 예외가 발생하지 않고, 하나의 예외가 발생하면 즉시 실행을 멈추고 해당 catch 블록으로 이동하기 때문이다.
다중 catch 블록을 작성할 때 주의할 점은 상위 예외 클래스가 하위 예외 클래스보다 아래쪽에 위치 해야한다.
try 블록에서 예외가 발생했을 때, 예외를 처리해줄 catch 블록은 위에서부터 차례대로 검색된다. 만약 상위 예외 클래스의 catch 블록이 위에 있다면, 하위 예외 클래스의 catch 블록은 실행되지 않는다. 하위 예외는 상위 예외를 상속했기 때문에 상위 예외 타입도 되기 때문이다.
try{
// ArrayIndexOutOfBoundsException 발생
// NumberFormatException 발생
}catch(Exception e){
// 예외 처리1
}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
// 예외 처리2
}ArrayIndexOutOfBoundsException는 Exception을 상속 받기 때문에 첫 번째 catch 블록만 선택되어 실행된다.
두번째 catch 블록은 어떤 경우에도 실행되지 않는다.
멀티 catch
자바 7부터 하나의 catch 블록에서 여러개의 예외를 처리할 수 있도록 멀티 catch 기능을 추가했다.
방법은 catch 괄호() 안에 동일하게 처리하고 싶은 예외를 |로 연결하면 된다.
public class ExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
try {
Class clazz = Class.forName("java.lang.String2");
} catch (ClassNotFoundException | NumberFormatException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
자동 리소스 닫기
자바 7에서 새로 추가된 try-with-resources를 사용하면 예외 발생 여부와 상관없이 사용했던 리소스 객체(각종 입출력 스트림, 서버 소켓, 각종 채널)의 close() 메서드를 호출해서 안전하게 리소스를 닫아준다.
여기서의 리소스는 데이터를 읽고 쓰는 객체라고 생각하면 된다.
다음은 파일의 데이터를 읽는 FileInputStream 객체와 파일에 쓰는 FileOutputStream은 리소스 객체이고 리소스 객체를 안전하게 닫기 위해 자바6 이전까지 사용했던 코드이다.
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
public class ExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
FileInputStream fis = null;
try {
fis = new FileInputStream("file.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if(fis != null){
try{
fis.close();
}catch (IOException e){
}
}
}
}
}finally 블록에서 다시 try-catch를 사용해서 close() 메서드를 예외 처리해야 하므로 다소 복잡하게 보인다.
자바 7에서 추가된 try-with-resources를 사용하면 다음과 같이 간단해진다.
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class ExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt")) {
}catch (IOException e){
}
}
}try 블록이 정상적으로 실행을 완료했거나 도중에 예외가 발생하게 되면 자동으로 FileInputStream의 close() 메서드가 호출된다.
try{}에서 예외가 발생하면 우선 close()로 리소스를 닫고 catch 블록을 실행한다. 만약 복수 개의 리소스를 사용해야 한다면 다음과 같이 작성할 수 있다.
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class ExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
try (
FileInputStream fis = new FileInputStream("file1.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("file2.txt")
) {
}catch (IOException e){
}
}
}try-with-resources를 사용하기 위해서는 조건이 있는데, 리소스 객체는 java.lang.AutoCloseable 인터페이스를 구현하고 있어야 한다.
AutoCloseable 에는 close() 메서드가 정의되어 있는데 try-with-resources는 바로 이 close() 메서드를 자동 호출한다.
API 도큐먼트에서 AutoCloseable 인터페이스를 찾아 "All Known Implementing Classes:"를 보면 try-with-resources와 함께 사용할 수 있는 리소스가 어떤 것이 있는지 알 수 있다.
실제 FileInputStream을 들어가면 InputStream을 상속 받았고 InputStream은 Closeable을 implements 했으며 Closeable은 AutoCloseable을 implements 하고있다.
예외 떠넘기기(throws)
메서드 내부에서 예외가 발생할 수 있는 코드를 작성할 떄 try-catch 블록으로 예외를 처리하는 것이 기본이지만, 경우에 따라서는 메서드를 호출한 곳으로 예외를 떠넘길 수 있다.
이 때 사용하는 키워드가 throws이다.
throws 키워드는 메서드 선언부 끝에 작성되어 메서드에서 처리하지 않은 예외를 호출한 곳으로 떠넘기는 역할을 한다.
throws 키워드 뒤에는 떠넘길 예외 클래스를 쉼표로 구분해서 나열해주면 된다.
리턴타입 메서드명(매개변수...) throws 예외클래스1,예외클래스2...{}발생할 수 있는 예외의 종류별로 throws 뒤에 나열하는 것이 일반적이지만, throws Exception만으로 모든 예외를 간단히 떠넘길 수 있다.
또한, throws 키워드가 붙은 메서드는 반드시 try 블록 내에서 호출 되어야 하며 catch 블록에서 떠넘겨 받은 예외를 처리해야 한다.
main() 메서드에서도 throws 키워드를 사용해서 예외를 떠넘길 수 있는데, 결국 JVM의 UncaughtExceptionHandler가 최종적으로 예외를 처리하게 된다.
JVM은 예외의 내용을 콘솔(console)에 출력하는 것으로 예외 처리를 한다.
사용자 정의 예외와 예외 발생
자바 표준 API에서 제공하는 예외 클래스 만으로는 다양한 종류의 예외를 표현할 수 없다.
예를 들어 은행 업무를 처리하는 프로그램에서 잔고보다 많은 출금 요청을 할 경우 오류가 되며 프로그램은 잔고 부족 예외를 발생 시켜야 하는데 자바 표준 API에는 존재하지 않는다. 잔고 부족 예외와 같이 애플리케이션 서비스와 관련된 예외를 애플리케이션 예외라고 한다.
애플리케이션 예외는 개발자가 직접 정의해서 만들어야 하므로 사용자 정의 예외라고도 한다.
사용자 정의 예외 클래스 선언
사용자 정의 예외 클래스는 컴파일러가 체크하는 일반 예외로 선언할 수도 있고, 컴파일러가 체크하지 않는 실행 예외로 선언할 수도 있다. 일반 예외로 선언할 경우 Exception을 상속하면 되고, 실행 예외로 선언할 경우에는 RuntimeException을 상속하면 된다.
public class XXXException extends [Exception | RuntimeException]{
public XXXException(){}
public XXXException(String message){ super(message); }
}- 사용자 정의 예외 클래스 이름은 Exception으로 끝나는 것이 좋다.
- 사용자 정의 예외 클래스도 필드, 생성자, 메서드 선언들을 포함할 수 있지만 대부분 생성자 선언만을 포함한다.
- 생성자는 두 개를 선언하는 것이 일반적인데, 하나는 매개변수가 없는 기본생성자, 하나는 예외 발생 원을을 전달하기 위해 String 타입의 매개 변수를 갖는 생성자이다. String 타입의 매개변수를 갖는 생성자는 상위 타입 클래스의 생성자를 호출하여 예외 메시지를 넘겨준다.
예외 발생시키기(throw)
사용자 정의 예외 또는 자바 표준 예외를 코드에서 발생시키는 방법은 다음과 같다.
throw new XXXException();
throw new XXXException("메시지");- 예외 객체를 생성할 때는 기본 생성자 또는 예외 메시지를 갖는 생성자중 어떤 것을 사용해도 좋다.
- 만약 catch 블록에서 예외 메시지가 필요하담녀 예외 메시지를 갖는 생성자를 이용해야 한다.
- 예외 발생 코드를 갖는 메서드는 내부에서 try-catch 블록으로 예외를 처리할 수 있지만, 대부분은 자신을 호출한 곳에서 예외를 처리하도록 throws 키워드로 예외를 떠넘긴다.
Ex)
public void method() throws XXXException{
throw new XXXException("메시지");
}
try{
method();
}catch(XXXException e){
// 예외처리
}
예외 처리 방법
예외를 처리하는 일반적인 3가지 방법
- 토비의 스프링 3.1 Vol.1 4장 예외
- 예외가 발생하면 다른 작업 흐름으로 유도하는 예외 복구
- 처리하지 않고 호출한 쪽으로 던져버리는 예외처리 회피
- 호출한 쪽으로 던질 때 명확한 의미를 전달하기 위해 다른 예외로 전환하여 던지는 예외 전환
예외복구
private static void doSomething() {
int maxRetry = MAX_RETRY;
while(maxRetry --> 0){
try{
// 예외가 발생할 가능성이 있는 시도
// 작업 성공 시 리턴
return;
}catch(SomeException e){
// 로그 출력, 정해진 시간 만큼 대기
}finally {
// 리소스 반납 및 정리 작업
}
}
throw new RetryFailedException(); // 최대 재시도 횟수를 넘기면 직접 예외 발생
}예외복구의 핵심은 예외가 발생하여도 애플리케이션은 정상 흐름으로 진행된다는 것이다.
위 예제 코드는 재시도를 통해 예외를 복구하는 코드이다.
이 예제는 네트워크가 환경이 좋지 않아서 서버에 접속이 안되는 상황을 시스템에 적용하면 효율 적이다.
예외가 발생하면 그 예외를 잡아서 일정 시간만큼 대기하고 다시 재시도를 반복한다.
그리고, 최대 재시도 횟수를 넘기면 예외를 발생시킨다.
재시도를 통해 정상적인 흐름을 타게 한다거나, 예외가 발생하면 이를 미리 예측하여 다른 흐름으로 유도시키도록 구현하면 비록 예외가 발생하였어도 정상적으로 작업을 종료할 수 있을 것이다.
예외처리 회피
public void add() throws SQLException{
// .. do something
}간단해 보이지만 신중해야 하는 로직이다.
예외가 발생하면 throws를 통해 호출한 쪽으로 예외를 던지고 그 처리를 회피하는 것이다.
하지만 무책임하게 던지는 것은 위험하다.
호출한 쪽에서 다시 예외를 받아 처리하도록 하거나, 해당 메소드에서 이 예외를 던지는 것이 최선의 방법이라는 확신이 있을 때만 사용해야 한다.
예외 전환
try{
.. do something
}
catch(SQLException e){
throw DuplicateUserIdException();
}위와 같이 예외를 잡아서(catch) 다른 예외를 던지는 것이다.
호출한 쪽에서 예외를 받아서 처리할 때 조금 더 명확히 인지할 수 있도록 돕기 위한 방법이다.
어떤 예외인지 분명해야 처리가 수월해지기 때문이다.
예를 들어 Checked Exception중 복구가 불가능한 예외가 잡혔다면, 이를 Unchecked Exception으로 전환하여 다른 계층에서 일일이 예외를 선언할 필요가 없도록 할 수도 있다.
e.printStackTrace();
예외를 만나게되면 예외에 대한 이력들이 콘솔에 찍혀있거나 찍어본적이 있을 것이다.
예외타입의 매개변수에 printStackTrace(); 를 통해 예외가 발생하기 까지의 이력을 프린트 해준다.
개발자는 Exception 발생 시 이 이력을 바탕으로 어떻게 예외가 발생했는지 추적하고 fix하는 작업을 하게 된다.
이 이력은 어떻게 알 수 있는 것일까?
이전 스터디 내용에서 공부했던 JVM 구조를 살펴보면 아래와 같다.
메소드가 실행되면 메모리의 [STACK] 영역에 **Stack Frame**이 쌓이게 된다.
즉, STACK 영역은 Stack Frame 을 저장하는 Stack 이며, JVM은 오직 Stack Frame을 Push 하고 Pop 하는 작업만 하게 된다.
여기서, 예외가 발생되면 예외의 내용을 보여주는 Stack Trace의 각 라인은 하나의 Stack Frame을 표현하는 것이며, 메모리 영역의 Stack 에 쌓여있는 Stack Frame 들을 pop 하여 출력한다.
커스텀 예외 만들기
(참고. https://m.blog.naver.com/sthwin/221144722072, https://dzone.com/articles/implementing-custom-exceptions-in-java?fromrel=true)
커스텀 예외를 만들때 참고해야 할 4가지 Best Practices
1. Always Provide a Benefit
자바 표준 예외들에는 포함되어 있는 다양한 장점을 가지는 기능들이 있다.
이미 JDK가 제공하고 있는 방대한 수의 예외들과 비교했을 때 만들고자 하는 커스텀 예외는 어떠한 장점도 제공하지 못한다면? 커스텀 예외를 만드는 이유를 다시 생각해볼 필요가 있다.
어떠한 장점을 제공할 수 없는 예외를 만드는 것 보다 오히려 UnsupportedOperationException 이나, IllegalArugmentException 과 같은 표준 예외 중 하나를 사용하는 것이 낫다.
2. Follow the Naming Convention
JDK가 제공하는 예외 클래스들을 보면 클래스의 이름이 모두 "Exception" 으로 끝나는 것을 알 수 있다.
이러한 네이밍 규칙은 자바 생태계 전체에 사용되는 규칙이다.
즉, 만들고자 하는 커스텀 예외 클래스도 이 네이밍 규칙을 따르는 것이 좋다.
3. Provide javadoc Comments for Your Exception Class
많은 커스텀 예외들이 어떠한 javadoc 코멘트도 없이 만들어진 경우들이 있다.
기본적으로 API의 모든 클래스, 멤버변수, 생성자들에 대해서는 문서화 하는 것이 일반적인 Best Practices 이다.
잘 알겠지만 문서화되지 않은 API들은 사용하기 매우 어렵다.
예외 클래스들은 API에 크게 드러나지 않는 부분일 수 있으나 사실상 그렇지 않다.
클라이언트와 직접 관련된 메소드들 중 하나가 에외를 던지면 그 예외는 바로 예외의 일부가 된다.
그렇다는 것은 잘 만들어진 JavaDoc와 문서화가 필요하다는 뜻이다.
JavaDoc은 예외가 발생할 수도 있는 상황과 예외의 일반적인 의미를 기술한다.
목적은 다른 개발자들이 API를 이해하고 일반적인 에러상황들을 피하도록 돕는 것이다.
/**
* The MyBusinessException wraps all checked standard Java exception and enriches them with a custom error code.
* You can use this code to retrieve localized error messages and to link to our online documentation.
*
* @author TJanssen
*/
public class MyBusinessException extends Exception { ... }4. Provide a Constructor That Sets the Cause
커스텀 예외를 던지기 전에 표준 예외를 Catch 하는 케이스가 꽤 많다.
이 사실을 관과하지 말자.
보통 캐치된 예외에는 제품에 발생한 오류를 분석하는데 필요한 중요한 정보가 포함되어 있다.
아래 예제를 보면 NumberFormatException은 에러에 대한 상세 정보를 제공한다.
MyBusinessException의 cause 처럼 cause 정보를 설정하지 않으면 중요한 정보를 잃을 것이다.
public void wrapException(String input) throws MyBusinessException {
try {
// do something
} catch (NumberFormatException e) {
throw new MyBusinessException("A message that describes the error.", e, ErrorCode.INVALID_PORT_CONFIGURATION);
}
}출처 :
도서) 이것이 자바다
www.notion.so/3565a9689f714638af34125cbb8abbe8
www.notion.so/3565a9689f714638af34125cbb8abbe8
https://github.com/kongduboo/whiteship-java-study/blob/main/week9.md
https://catch-me-java.tistory.com/46
leegicheol.github.io/whiteship-live-study/whiteship-live-study-09-exception-handling/
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