[JAVA] 예외 처리

컴퓨터 하드웨어의 고장으로 인해 응용프로그램 실행 오류가 발생하는 것을 자바에서는 에러(Error)라고 한다. 프로그램을 아무리 견고하게 만들어도 개발자는 이런 에러에 대처할 방법이 전혀 없다. 자바에서는 에러 이외에 예외(Exception)라고 부르는 오류가 있다. 예외란 잘못된 사용 또는 코딩으로 인한 오류를 말한다. 예외가 발생되면 프로그램은 곧바로 종료된다는 점에서 에러와 동일하지만, 예외 처리를 통해 계속 실행 상태를 유지할 수 있다. 예외에는 다음 두 가지가 있다.

• 일반예외(Exception)

       컴파일러가 예외 처리 코드 여부를 검사하는 예외를 말한다.

• 실행 예외(Runtime Exception)

       컴파일러가 예외 처리 코드 여부를 검사하지 않는 예외를 말한다.

 

자바는 예외가 발생하면 예외 클래스로부터 객체를 생성한다. 이 객체는 예외 처리 시 사용된다. 자바의 모든 에러와 예외 클래스는 Throwable을 상속받아 만들어지고, 추가적으로 예외 클래스는 java.lang.Exception 클래스를 상속받는다.

 

실행 예외는 RuntimeExcepition과 그 자식 클래스에 해당한다. 그 밖의 예외 클래스는 모두 일반 예외이다. 자바는 자주 사용되는 예외 클래스를 표준 라이브러리로 제공한다. 앞의 그림에서 언급한 모든 예외 클래스는 표준 라이브러리에서 제공하는 것들이다.

 

예외 처리 코드

예외가 발생했을 때 프로그램의 갑작스러운 종료를 막고 정상 실행을 유지할 수 있도록 처리하는 코드를 예외 처리 코드라고 한다. 예외 처리 코드는 try-catch-finally 블록으로 구성된다. try-catch-finally 블록은 생성자 내부와 메서드 내부에서 작성된다.

try {
	예외 발생 가능 코드
	} catch(예외클래스 e) {
	예외 처리
    } finally {
    항상 실행;
    }

 

try 블록에서 작성한 코드가 예외 없이 정상 실행 되면 catch 블록은 실행되지 않고 finally 블록이 실행된다. 그러나 try 블록에서 예외가 발생하면 catch 블록이 실행되고 연이어 finally 블록이 실행된다. 예외 발생 여부와 상관없이 finally 블록은 항상 실행된다. 심지어 try 블록과 catch 블록에서 return 문(메서드 종료)을 사용하더라도 finally 블록은 항상 실행된다. finally 블록은 옵션으로 생략 가능하다.

 

예외 종류에 따른 처리

try 블록에는 다양한 종류의 예외가 발생할 수 있다. 이 경우, 다중 catch를 사용하면 발생하는 예외에 따라 예외 처리 코드를 다르게 작성할 수 있다. catch 블록의 예외 클래스는 try 블록에서 발생된 예외의 종류를 말하는데, 해당 타입의 예외가 발생하면 catch 블록이 선택되어 실행된다.

try {

	ArrayIndexOutOfBoundException 발생
    NumberFormatException 발생
    
    	} catch (ArrayIndexOutOfBoundException e) {
    	예외처리 1
        } catch (NumberFormatException e) {
        예외처리 2
        }

 

catch 블록이 여러 개라 할지라도 catch 블록은 단 하나만 실행된다. 그 이유는 try 블록에서 동시 다발적으로 예외가 발생하지 않으며, 하나의 예외가 발생하면 즉시 실행을 멈추고 해당 catch 블록으로 이동하기 때문이다.

 

처리해야 할 예외 클래스들이 상속관계에 있을 때는 하위 클래스 catch 블록을 먼저 작성하고 상위 클래스 catch 블록을 나중에 작성해야 한다. 예외가 발생하면 catch 블록은 위에서부터 차례대로 검사 대상이 되는데, 하위 예외도 상위 클래스 타입이므로 상위 클래스 catch 블록이 먼저 검사 대상이 되면 안 된다. 다음 코드는 잘못된 코드이다. Exception catch 블록이 하단으로 가야 한다.

try {

	ArrayIndexOutOfBoundsException 발생
	NumberFormatException 발생
    
    } catch (Exception e) {
    예외 처리1
    } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    예외 처리2
    }

 

 

두 개 이상의 예외를 하나의 catch 블록으로 동일하게 예외 처리하고 싶을 땐 catch 블록에 예외 클래스를 기호 |로 연결하면 된다.

catch (NullPointException | NumberFormatException e)

 

리소스 자동 닫기

리소스(Resource)란 데이터를 제공하는 객체를 말한다. 리소스는 사용하기 위해 열어야(open) 하며, 사용이 끝난 다음에는 닫아야(close) 한다. 예를 들어 파일 내용을 읽기 위해서는 파일을 열어야 하며, 다 읽고 난 후에는 파일을 닫아야 다른 프로그램에서 사용할 수 있다.

 

리소스를 사용하다가 예외가 발생될 경우에도 안전하게 닫는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 리소스가 불안정한 상태로 남아있게 된다.

FileInputStream fis = null;

try {
	fis = new FileInputStream("file.txt"); //파일 열기
    ...
    } catch (IOException e) {
    ...
    } finally {
    fis.close(); //파일 닫기
    }

 

좀 더 쉬운 방법이 있다. try-with-resources 블록을 사용하면 예외 발생 여부와 상관 없이 리소스를 닫아 준다. try 괄호에 리소스를 여는 코드를 작성하면 try 블록이 정상적으로 실행을 완료했거나 도중에 예외가 발생하면 자동으로 리소스의 close() 메서드가 호출된다.

try(FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt")) {
	...
    } catch (IOException e) {
    ...
    }

 

try-with-resouces 블록을 사용하기 위해서는 조건이 하나 있다. 리소스는 java.lang.AutoCloseable 인터페이스를 구현해서 AutoCloseable 인터페이스의 close() 메서드를 재정의해야 한다. 예를 들어 FileInputStream은 다음과 같이 AutoCloseable 인터페이스를 구현하고 있다.

public class FileInputStream implements AutoCloseable {
	...
    @Override
    public void close() throws Exception {...}
    }

 

복수 개의 리소스를 사용해야 한다면 다음과 같이 try() 괄호 안에 세미콜론(;)으로 구분해서 리소스를 여는 코드를 작성하면 된다.

try(
	FileInputStream fis1 = new FileInputStream("file1.txt");
    FileInputStream fis2 = new FileInputStream("file2.txt");
    ) {
    	...
        } catch (IOException e) {
        ...
        }

 

Java 9 이후부터는 외부 리소스 변수를 사용할 수 있다. 따라서 위 코드는 다음과 같이 변경할 수 있다.

FileInputStream fis1 = new FileInputStream("file1.txt");
FileInputStream fis2 = new FileInputStream("file2.txt");

try(fis1; fis2) {
	...
    } catch (IOException e) {
    ...
    }

 

예외 떠넘기기

메서드 내부에서 예외가 발생할 때 try-catch 블록으로 예외를 처리하는 것이 기본이지만, 메서드를 호출한 곳으로 예외를  떠넘길 수도 있다. 이때 사용하는 키워드가 throws이다. throws는 메서드 선언부 끝에 작성하는데, 떠넘길 예외 클래스를 쉼표로 구분해서 나열해 주면 된다.

리턴타입 메서드명(매개변수, ...) throws 예외클래스1, 예외클래스2, ... {}

 

throws 키워드가 붙어 있는 메서드에서 해당 예외를 처리하지 않고 떠넘겼기 때문에 이 메서드를 호출하는 곳에서 예외를 받아 처리해야한다.

public void method1() {
	try {
    	method2();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
        System.out.println("예외 처리: " + e.getMessage());
        }
     }
     
public void method2() throws ClassNotFoundException {
	Class.forName("java.lang.String2");
    }

 

나열해야 할 클래스가 많을 경우에는 throws Exception 또는 throws Throwsable 만으로 모든 예외를 간단히 떠넘길 수도 있다.

리턴타입 메서드명(매개변수, ...) throws Exception {}

 

main() 메서드에서도 throws 키워드를 사용해서 예외를 떠넘길 수 있는데, 결국 JVM이 최종적으로 예외 처리를 하게 된다. JVM은 예외의 내용을 콘솔에 출력하는 것으로 예외 처리를 한다.

 

사용자 정의 예외

표준 라이브러리에 존재하지 않는 예외는 직접 예외 클래스를 정의해서 사용해야 한다. 이것을 사용자 정의 예외라고 한다. 사용자 정의 예외는 컴파일러가 체크하는 일반 예외로 선언할 수도 있고, 컴파일러가 체크하지 않는 실행 예외로 선언할 수 있다. 통상적으로 일반 예외는 Exception의 자식 클래스로 선언하고, 실행 예외는 RuntimeException의 자식 클래스로 선언한다.

public class XXXException extends [Exception | RuntimeException] {
	public XXXException() {
	}
    
    public XXXException(String message) {
    super(message);
    }
 }

 

사용자 정의 예외 클래스에는 기본 생성자와 예외 메시지를 입력받는 생성자를 선언해 준다. 예외 메시지는 부모 생성자 매개값으로 넘겨주는데, 그 이유는 예외 객체의 공통 메서드인 getMessage()의 리턴값으로 사용하기 위해서이다.

 

예외 발생 시키기

자바에서 제공하는 표준 예외뿐만 아니라 사용자 정의 예외를 직접 코드에서 발생시키려면 throw 키워드와 함께 예외 객체를 제공하면 된다. 예외의 원인에 해당하는 메시지를 제공하고 싶다면 생성자 매개값으로 전달한다.

throw new Exception("예외메세지")
throw new RuntimeException("예외메세지");

 

throw 된 예외는 직접 try-catch 블록으로 예외를 처리할 수도 있지만, 대부분 메서드를 호출한 곳에서 예외를 처리하도록 throws 키워드로 예외를 떠넘긴다.

void method() {
	try {
    	...
        throw new Exception("예외메세지");
        ...
        } catch (Exception e) {
        String message = e.getMessage();
        }
     }

void method() throws Exception {
	...
    throw new Exception("예외메시지");
    ...
    }