예외 처리

2021-01-15

Java

예외
- 예외의 정의
  - Runtime System
- 예외 처리 방법
예외 계층 구조
Exception과 Error의 차이
- - 자바에서 제공하는 오류에 대한 클래스 계층
Runtime Exception과 아닌 것의 차이
커스텀 예외

예외

예외의 정의

예외는 프로그램 실행 중에 발생하는 이벤트인데, 프로그램의 명령의 정상적인 흐름을 방해한다.

메서드 내에서 오류가 발생하면, 메서드는 객체를 만들어 런타임 시스템에 전달한다.
예외 객체라고 하는 객체는, 에러가 발생했을 때 프로그램의 상태와 타입이 포함된, 에러에 대한 정보가 담겨져있다.
예외 객체를 만들고 런타인 시스템에 전달하는 것이 예외 발생이다.

Runtime System

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/exceptions/definition.html

런타임 시스템은 예외를 처리할 수 있는 코드 블록이 포함된 메서드를 call stack 에서 검색한다. 이 코드 블록이 exception handler 이다.
검색은 에러가 발생한 메서드에서 시작하여, 메서드가 호출된 역순으로 call stack을 통해 진행된다.
적절한 handler가 발견되면, 런타임 시스템은 예외를 handler에게 전달한다. exception handler는 throw된 exception 객체의 유형이 handler가 처리할 수 있는 유형과 일치할 때, 적절한 것으로 판단한다.

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/exceptions/definition.html

선택된 exception handler는 예외를 catch 했다고 말할 수 있다. 위의 그림과 같이 런타임 시스템이 적절한 exception handler를 찾지 않고 call stack의 모든 메서드를 철저하게 검색하면 런타인 시스템(프로그램)이 종료된다.

예외 처리 방법

try

exception handler를 구성하는 방법은 예외를 throw할 가능성이 있는 코드를 try 블록으로 감싸는 것이다.

try {
	// .. code
}
// catch and finally blocks...

try 내에서 예외가 발생하면 → 해당 예외는 그 것과 관련된 exception handler에 의해 처리된다.

exception handler를 try와 연결하려면, 그 뒤에 catch 블록을 넣어야한다.

catch

try 블록 뒤에 하나 이상의 catch 블록을 제공하면 exception handler와 try 블록을 연결할 수 있다. try 블록의 끝과 첫 번째 catch 블록 시작 사이에 코드가 있으면 안된다.

try {
	// .. code
} catch (ExceptionType name) {
	//
} catch (ExceptionType name) {
	//
}

각 catch 블록은 인수에 의해 나타나는 예외 유형을 처리하는 Exception handler 이다.
ExceptionType은 handler가 처리할 수 있는 exception 타입을 선언하고, Throwable 클래스에서 상속되는 클래스의 이름이어야 한다.
handler는 name 으로 예외를 참조할 수 있다.
catch 블록에는 exception handler가 호출될 때 실행되는 코드가 포함된다.
런타임 시스템은 handler가 Exception Type이 발생한 것과 일치하는 call stack의 첫 번째 handler일 때, exception handler를 호출한다.
시스템은 throw된 객체가 exception handler의 인수에 할당될 수 있는 경우에 일치하는 것으로 간주한다.
handler는 예외 섹션에 설명된대로 오류 복구를 수행하거나, 사용자에게 결정을 내리도록 하거나, chained exception을 사용하여 더 높은 수준의 handler로 에러를 알릴 수 있다.

throw vs throws

throw 는 Exception을 발생시킬 때 사용되는 키워드이다. 만약 어떤 연산을 하다가 예상하지 못한 일이 발생하면, Exception을 발생시켜 예외를 처리한다. Application이 예외를 적절하게 처리하지 못하면 프로그램이 죽거나 오작동한다.

String numberString = "11a";
int num = Integer.parseInt(numberString);

와 같이 숫자가 아닌 문자열을 인자로 전달하면, Exception이 발생하며 프로그램이 죽는다.

Output :

Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: For input string: "11a"
	at java.base/java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
	at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:652)
	at java.base/java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:770)

Integer.parseInt() 의 코드를 보면 예상밖의 인자가 전달되면 Exception을 throw 하도록 구현되어있다.

throws는 메소드를 정의할 때 사용한다. 이 메소드에서 발생할 수 있는 Exception을 명시적으로 정의할 때 사용하므로, throws를 보면 잠재적으로 어떤 Exception이 발생될 수 있는지 쉽게 알 수 있다.

public static void main(String... args) throws IOException {
	// code
}

IOException이 발생할 것 이라고 명시한다.

try-catch-finally

try {
	fileInputSystem = new FileInputSystem("a.txt");
	if(fileInputSystem!=null) {
		try {
			fileInputSystem.close(); // try 블록에서 파일 리소스를 닫는 close() 호출
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
			}
		}
	} catch (FileNotFoundException e) {
		System.out.println(e);
	}
}

위 코드에서는 try 블록에서만 파일 리소스를 닫았지만, 프로그램이 정상적으로 종료된 경우에도 파일 리소스를 닫아야하고 비정상적으로 종료된 경우도 그러하다.

따라서 try 블록 뿐만 아니라 catch 블록에서도 close() 를 사용해야한다.

만약 try 블록 안에서 발생가능한 예외 상황이 여러 개라면, catch 블록을 예외 상황 수 만큼 구현해야 한다. 그러나 한 번 열어놓은 리소스를 해제하는 코드를 try-catch-catch… 각 블록에 모두 작성해야 하는 것은 번거롭다.

이때 사용하는 블록이 finally이다.

일단 try 블록이 수행되면 finally 블록은 어떤 경우에도 반드시 수행된다. try나 catch문에 return문이 있어도 수행된다.

try {
	예외가 발생할 수 있는 부분
} catch (ExceptionType e) {
	예외를 처리하는 부분
} finally {
	항상 수행하는 부분
}

try-with-resources

자바 7부터 try-with-resources문을 제공하여 close() 메소드를 명시적으로 호출하지 않아도 try 블록 내에서 열린 리소스를 자동으로 닫을 수 있게 하였다. 이 문법을 사용하려면 AutoCloseable 인터페이스를 구현해야한다.

AutoCloseable 인터페이스에는 close() 메서드가 있고, 이를 구현한 클래스는 close()를 명시적으로 호출하지 않아도 close() 메서드 부분이 호출된다.

FileInputStream은 AutoCloseable을 구현하고 있다. 따라서 자바 7 부터는 try-with-resources를 사용하면 FileInputStream을 사용할 때 close()를 명시적으로 호출하지 않아도 정상인 경우와 예외가 발생한 경우 모두 close() 메소드가 호출된다. FileInputStream 이외에 네트워크(socket)와 데이터베이스(connection) 관련 클래스도 AutoCloseable 인터페이스를 구현하고 있다.

public class AutoClassObj implements AutoCloseable {
	@Override
	public void close() throws Exception {
		System.out.println("리소스 클로즈");
	}

public class AutoClassTest {
	public static void main(String... args) {
		try(AutoClassObj obj = new AutoClassObj()) {
		} catch(Exception e) {
			System.out.println("예외");
		}
	}
}

향상된 try-with-resources문 (자바 9에서 추가)

자바 7에서는 AutoCloseable을 구현한 리소스의 변수 선언을 try문 괄호 안에서 해야했다. 따라서 리소스가 외부에 선언되고 생성된 경우에도 다른 참조 변수로 괄호안에 다시 선언해야 했다.

AutoCloseObj obj = new AutoCloseObj();
    try (AutoCloseObj obj2 = obj){
       throw new Exception();
     } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
     }

하지만 자바 9부터 try문의 괄호 안에서 외부에서 선언한 변수를 쓸 수 있다.

AutoCloseObj obj = new AutoCloseObj();
    try (obj){
        throw new Exception();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

예외 계층 구조

https://velog.io/@codepark_kr/자바-이론-예외-처리

Exception과 Error의 차이

프로그램에서 오류가 발생하는 상황은 두 가지이다

컴파일 오류(compile error) : 프로그램 코드 작성 중 실수로 발생하는 오류
- 개발 환경에서 대부분 원인을 알 수 있다. 발생한 컴파일 오류를 모두 수정해야 프로그램이 정상적으로 진행하기 때문이다.
실행 오류(runtime error) : 실행중인 프로그램이 의도하지 않은 동작을 하거나 프로그램이 중지되는 오류 - 크게 두 가지 있음 : 시스템 오류, 예외
- 시스템 오류(error) : JVM에서 발생
  
  ex) 사용 가능한 동적 메모리가 없거나 스택 메모리의 오버플로가 발생한 경우 → 프로그램에서 제어할 수 없음
- 예외(exception) : 프로그램에서 제어할 수 있음
  
  ex) 프로그램에서 파일을 읽어야 하는데 파일이 없는 경우, 배열 값을 출력해야 하는데 배열이 null인 경우 등등..

자바에서 제공하는 오류에 대한 클래스 계층

https://www.oreilly.com/library/view/pure-javatm-2/0672316544/0672316544_ch10lev1sec1.html

오류 클래스는 모두 Throwable 클래스에서 상속받는다. Error의 하위 클래스는 시스템에서 발생하는 오류를 다루며 프로그램에서 제어하지 않는다.
프로그램을 제어하는 부분은 Exception 클래스와 그 하위에 있는 예외 클래스이다.

Runtime Exception과 아닌 것의 차이

RuntimeException, Error, 그리고 하위 클래스들은 unchecked exception이고, 그 외의 Exception은 checked exception이라고 한다.

런타임 예외는 런타임 예외는 JVM의 정상적인 작동중에 발생할 수 있는 예외의 수퍼 클래스이다. 따라서 프로그램의 어느 곳에서나 발생할 수 있고, 일반적인 예외는 매우 많을 수 있다. 어느 곳에서나 발생할 수 있고 예측할 수 있는 상황이 아닌 런타임 에러이기 때문에, 모든 메서드 선언에 런타임 예외를 추가해야하는 것은 프로그램의 명확성을 떨어뜨린다. 따라서 컴파일러는 비록 가능할지라도 런타임 예외를 캐치하거나 지정할 필요는 없다.

따라서 복구할 수 있는 상황, 즉 예측할 수 있는 상황에는 checked 예외를, 프로그래밍 오류에는 런타임 예외를 사용하는 것이 좋다.

커스텀 예외

사용자 정의 예외 클래스를 구현할 때는 기존 JDK에서 제공하는 예외 클래스 중 가장 유사한 클래스를 상속받는 것이 좋다. 유사한 예외 클래스를 잘 모르겠다면 가장 상위 클래스인 Exception 클래스에서 상속받는다.

아이디가 null값이거나 지정 범위를 벗어나는 경우의 예외 처리 클래스이다.

public class IDFormatException extends Exception {
	public IDFormatException(String message) {
		// 생성자의 매개변수로 예외 상황 메시지를 받는다
		super(message);
	}
}

출처

https://codechacha.com/ko/java-throw-and-throws/

https://velog.io/@codepark_kr/자바-이론-예외-처리

https://johngrib.github.io/wiki/java-exception-handling/