[CH08] 예외처리(Exception handling)

본 포스팅은 자바의 정석 교재를 공부하며, 간단히 정리/기록 용도로 작성하였습니다. 혹여, 잘못된 내용이 있다면 지적해주시면 감사하겠습니다.

 

 

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1. 예외처리(exception handling)

• 컴파일 에러는 컴파일 시 발생하는 에러를 말하며, 런타임 에러는 실행 시 발생하는 에러이고 논리적 에러는 실행은 잘 되지만 의도와는 다르게 동작하는 경우를 말한다.
• 자바에서는 runtime - error 를 2가지(error, exception) 으로 구분하였따.
  • error 는 메모리 부족(OutOfMemoryError) 이나 StackOverflowError 와 같은 복구할 수 없는 심각한 오류
  • exception 은 발생되더라도 수습이 가능한 비교적 미약한 오류

 

  자바에서는 실행 시 발생할 수 있는 오류를 클래스로 정의하였다. Object 클래스의 자손인 Exception 과 Error 클래스와 관련한 계층 구조는 아래와 같다.

https://finewoo.tistory.com/22

  RuntimeException 클래스는 프로그래머의 코드 상 실수로부터 발생할 수 있는 예외들으로 ArrayIndexOutOfBoundsException, NullPointerException, ClassCastException, ArithmeticException 의 경우에 발생한다. 

  Exception 클래스는 외부 영향으로부터 발생하는 것으로 User 의 동작에 의해 발생하는 경우가 많다. FileNotFoundException, ClassNotFoundException, DataFormatException 등에 해당한다.

 

  예외를 처리하기 위해 try - catch 문을 사용할 수 있다. 예외 처리(exception handling)라는 것은 예외 발생으로부터의 비정상적인 동작을 방지하기 위해 수행하는 것이다. 예외가 잘 처리되지 못해서 비정상적인 동작이 발생하면 JVM 의 예외처리기(UncaughtExceptionHandler)가 받아서 예외 원인을 화면에 출력해준다. 

class source{
    public static void main(String[] args) {
        int num = 100;
        int result = 0;
        for(int i = 0 ; i < 10; i ++){
            try{
                result = num/(int)(Math.random()*10);
                System.out.println(result);
            } catch (ArithmeticException e){
                System.out.println("0");
            }
        }
    }
}

 위의 예외처리 예제같은 경우에는 zero - dividing exception 에 대해서 처리한 것이다.  try  - catch 구문이 실행될 때의 흐름을 살펴보자. try 블럭 내에서 예외가 발생하면 먼저 발생한 예외와 일치하는 catch 블럭을 탐색하고, 만약 해당하는 블럭이 있다면 수행한 다음 try - catch 문을 빠져나가서 다음 코드를 실행한다. 만약 찾지 못하면 예외 처리가 안되는 것이다. try 블럭 내에서 아예 예외가 발생하지 않은 경우에는 그냥 바깥으로 빠져나가는 것이다.

 catch 블럭을 만났을 때, 차례대로 catch 블럭의 ( ) 내의 참조변수의 종류와 생성된 예외 클래스의 인스턴스에 대하여 instanceof 연산자를 이용해서 true 를 반환하는 블럭을 만날 때 까지 차츰차츰 검사한다.  모든 예외 클래스는 Exception 클래스의 자손이기 떄문에 catch 블럭의 ( ) 내에 Exception 클래스 타입의 참조변수를 선언하면 어떤 종류의 예외가 발생한다고 하더라도 catch 블럭에 의해서 처리가 된다.

class source{
    public static void main(String[] args) {
        int num = 100;
        int result = 0;
        for(int i = 0 ; i < 10; i ++){
            try{
                result = num/(int)(Math.random()*10);
                result = 0/0;
                System.out.println(result);
            } catch (Exception e){
                System.out.println("0");
            }
        }
    }
}

 

  예외 발생 시 생성되는 예외 클래스의 인스턴스에는 예외 정보가 담겨있다. 이는 printStackTrace() : 예외발생 시 호출 스택(Call Stack) 내에 있던 메서드 정보 및 예외 메세지를 출력한다. 와 getMessage() : 발생한 예외 클래스의 인스턴스에 저장된 메세지를 얻는다. 를 이용하면 된다. 

class source{
    public static void main(String[] args) {
        int num = 100;
        int result = 0;
        for(int i = 0 ; i < 10; i ++){
            try{
                result = num/(int)(Math.random()*10);
                result = 0/0;
                System.out.println(result);
            } catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
                System.out.println("error : " + e.getMessage());
            }
        }
    }
}

 

  JDK1.7 부터 | 기호를 이용하여 하나의 catch 블럭으로 여러 catch 블럭을 표현할 수 있게 되었는데, 이를 multi - catch 블럭 이라고 한다. 다만 연결된 예외 클래스가 서로 조상 - 자손 관계라면 컴파일 에러가 발생한다. 중요한 것은 하나의 catch 블럭으로 여러 예외를 처리하는 것이기 떄문에, 실제 어떤 예외가 발생하여 처리된 것인지 알 수 없다. 그래서 instanceof 연산자를 이용해서 어떤 예외가 발생한 것인지 체크한 다음 개별 처리를 하는 것이 좋은데, 사실 이렇게까지 해서 catch 블럭을 하나로 합칠 이유는 크게 없다. 

 

  throw 를 이용하여 예외를 발생시킬 수도 있다. 예외 클래스의 객체를 만든 다음, throw 를 이용하여 발생시키면 된다.

class source{
    public static void main(String[] args) {
        try{
            Exception e = new Exception("hi~~");
            throw e;
        } catch (Exception e){
            System.out.println("error : " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

  메서드에 예외 선언하기

try - catch 구문을 사용하지 않고, 예외를 메서드에 선언할 수도 있다. 이를 위해서는 메서드의 선언부에 throws 키워드를 이용하여 발생 가능한 예외 사항을 적어주면 된다. 예외가 여러 개이면 쉼표로 구분한다.

  이와 같이 자바에서는 메서드를 작성할 때, 발생 가능한 예외를 메서드 선언부에 명시하도록 하여 메서드를 사용하는 프로그래머가 이에 대한 처리를 할 수 있도록 알려주는 역할을 하기 때문에 프로그램을 보다 견고하게 설계할 수 있다.

import java.io.*;

class source{
    public static void main(String[] args) {
        File f = createFile(args[0]);
        System.out.println(f.getName() + " is generated.");
    }
    static File createFile(String fileName){
        try {
            if (fileName==null || fileName.equals("") || fileName.equals("no"))
                    throw new Exception("Filename is invalid.");
        } catch(Exception e){
            fileName = "noname.txt";
        } finally {
            File f = new File(fileName);
            createNewFile(f);
            return f;
        }
    }
    static void createNewFile(File f){
        try{
            f.createNewFile();
        } catch(Exception e){  }
    }
}

위의 코드같은 경우에는 예외가 발생한 메서드에서 직접 예외를 처리한다. createFile 메서드에서는 예외가 발생한 지 아닌지를 알수 없는데, 적절치 못한 파일네임이 argument 로 들어오면 catch 블럭에서 noname.txt 라는 이름으로 파일을 생성한다. finally 블럭에서는 예외 발생과 관련없이 파일을 무조건 생성한다.

 

intelliJ 에서 명령줄 인수 설정하기

ALT + Shift + F10 을 누른 다음, 작업중인 프로젝트 명의 화살표를 누르고 Edit 클릭 이후 Program argument 란에 기입하면 된다.

 

 

08.1.8 finally 블럭

  예외와 상관없이 실행되어야 할 코드를 포함시킬 목적으로 finally 블럭을 사용한다. 보통 try - catch - finally 순서로 코드를 작성한다. 예외가 발생하면 try - catch - finally 순서로 코드가 실행되겠지만, 예외가 발생하지 않은 경우에는 try - finally 순서로 실행된다.

class source {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            startInstall();
            copyFiles();
            deleteTempFiles();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            deleteTempFiles();
        }
    }

    static void startInstall() {

    }

    static void copyFiles() {

    }

    static void deleteTempFiles() {
        
    }
}

위 코드를 보면 예외가 발생하더라도 반드시 임시 파일들이 삭제될 수 있도록 catch 블럭에 deleteTempFiles() 메서드가 들어갔다. 이와 같이 예외 발생에 관계없이 deleteTempFiles() 메서드는 반드시 실행되어야 하는 경우에 finally 블럭을 사용하는 것이 보다 좋다. 아래와 같이 작성하도록 하자.

class source {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            startInstall();
            copyFiles();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            deleteTempFiles();
        }
    }

    static void startInstall() {

    }

    static void copyFiles() {

    }

    static void deleteTempFiles() {

    }
}

유의해야할 점은 try 블럭의 실행 도중에 return 문이 실행되더라도 finally 블럭의 문장이 실행된 다음에 현재 실행 중인 메서드를 종료한다는 것이다. catch 블럭 문장 수행 도중에 return 문을 만나더라도 동일하게 finally 블럭의 문장들이 수행된다. 

 

08.1.9 자동 자원 반환 ( try - with - resources 문 )

  JDK1.7 부터 try - with - resources 문이 추가되었다. 이는 I/O 클래스를 사용할 때 유용하지만, 지금은 그냥 알아두기만 하자... 입출력 클래스 중에는 자원을 반환하기 위해 사용 이후에 닫아줘야하는 것들이 있다. 

try{
    fis = new FileInputStream("score.dat");
    dis = new DataInputStream(fis);
} catch (IOException ie){
    ie.printStackTrace();
} finally {
    dis.close();
}

DataInputStream 을 이용해서 파일로부터 데이터를 읽을 때, 위와 같이 예외가 발생하더라도 InputStream 이 닫히도록 finally 안에 close 기능을 수행하는 코드를 넣어주었다. 하지만 중요한 것은 close() 자체에서 예외가 발생할 수 있다는 것이다. 그러므로 위 코드는 아래와 같이 수정해야 한다.

try{
    fis = new FileInputStream("score.dat");
    dis = new DataInputStream(fis);
} catch (IOException ie){
    ie.printStackTrace();
} finally {
    try{
        if(dis!=null)
            dis.close();
    } catch(IOException ie){
        ie.printStackTrace();
    }
}

다만 아무래도 finally 블럭 안에 try - catch 문을 추가했기 때문에 코드의 가독성이 낮아진 것은 사실이다.  이를 개선하기 위해 자동으로 자원을 반환하는 try - with - resources 문이 추가되었다. try 블럭의 괄호 안에 객체를 생성하는 문장을 넣으면 try 블럭을 벗어나는 순간 자동으로 close() 가 호출되어 리소스가 반납되도록 구현된다. 이와 같이 try - with - resources 문에 의하여 객체의 close() 가 자동으로 호출될 수 있도록 하려면 해당 클래스가 AutoCloseable 이라는 인터페이스를 구현한 것이여야만 한다.  하지만 close() 또한 Exception 을 발생시킬 수 있다는 사실이 중요하다. 

 

class source{
    public static void main(String[] args) {
        try(CloseableResource cr = new CloseableResource()) {
            cr.exceptionWork(false);
        } catch(WorkException e){
            e.printStackTrace();
        } catch(CloseException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println();

        try(CloseableResource cr = new CloseableResource()){
            cr.exceptionWork(true); // 예외 발생
        } catch(WorkException e){
            e.printStackTrace();
        } catch (CloseException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class CloseableResource implements AutoCloseable{
    public void exceptionWork(boolean exception) throws WorkException{
        System.out.println("call exceptionWork(" + exception + ")");

        if(exception)
            throw new WorkException("WorkException occurs!!");
    }
    public void close() throws CloseException{
        System.out.println("call close()");
        throw new CloseException("CloseException occurs!!");
    }
}

class WorkException extends Exception{
    WorkException(String msg) { super(msg);}
}
class CloseException extends Exception{
    CloseException(String msg) {super(msg);}
}

  첫 번째 try - catch 문에서는 close() 에서만 예외를 발생시켰다. 이에 따른 메세지는 아래와 같다.

 

CloseException: CloseException occurs!!
at CloseableResource.close(source.java:31)
at source.main(source.java:5)

 

  두 번째 try - catch 문에서는 close() 와 exceptionWork() 에서 모두 예외를 발생시켰다. 이에 따른 메세지는 아래와 같다.

 

WorkException: WorkException occurs!!
at CloseableResource.exceptionWork(source.java:27)
at source.main(source.java:13)
Suppressed: CloseException: CloseException occurs!!
at CloseableResource.close(source.java:31)
at source.main(source.java:12)

 

close() 에서 발생한 예외는 Suppressed 라는 머리말과 출력이 되었는데, 두 예외는 동시에 발생할 수 없으므로 실제로 발생한 예외는 WorkException 으로 하고, CloseException 은 suppresed 예외로 다룬다. suppressed 예외에 대한 정보는 WorkException 에 저장된다. try - catch 문을 사용했었더라면 WorkException 은 무시되고 CloseException 에 대한 내용만 출력되었을 것이다. ( 나중에 다시 돌아와서 생각해보자... )

 

[1.10 사용자정의 예외 만들기]

  기존에 정의된 예외 클래스가 아닌 새로운 예외 클래스를 정의하여 사용할 때에는 보통 Exception 클래스나 RuntimeException 클래스를 상속받아서 만든다. 일반적으로 Exception 클래스를 상속받아 checked exception 으로 만드는 경우가 많았지만 요즘에는 RuntimeException 을 상속받아 예외처리를 선택적으로 할 수 있도록 만든다고 한다. checked exception 은 반드시 별도의 예외처리가 필요하기 때문에, 만약 예외처리가 필요치 않은 경우에도 try-catch 를 넣어주어야 하므로 코드가 복잡해진다. 초기에 checked exception 으로 주로 만들었지만 근래에 종종 unchecked exception 으로 만드는 이유는 주로 모바일이나 웹 프로그래밍에서 자바가 쓰이기 때문에 필요에 따라서 예외처리 여부를 선택할 수 있도록 하기 위함이다.

class source{
    public static void main(String[] args) {
        try{
            startInstall();
            copyFile();
        } catch (SpaceException e) {
            System.out.println("error msg : " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
            System.out.println("you have to obtain more install spaces.");
        } catch(MemoryException me){
            System.out.println("error msg : " + me.getMessage());
            me.printStackTrace();
            System.gc(); // Garbage Collection 을 수행해서 메모리를 늘려주는 것.
            System.out.println("try again!");
        } finally {
            deleteTempFiles();
        }
    }
    static void startInstall() throws SpaceException, MemoryException{
        if(!enoughSpace())
            throw new SpaceException("not enough install spaces.");
        if(!enoughMemory())
            throw new MemoryException("not enough memory spaces.");
    }
    static void copyFile() {}
    static void deleteTempFiles(){}
    static boolean enoughSpace(){
        //
        return false;
    }
    static boolean enoughMemory(){
        //
        return true;
    }
}

class SpaceException extends Exception {
    SpaceException(String msg){
        super(msg);
    }
}
class MemoryException extends Exception{
    MemoryException(String msg){
        super(msg);
    }
}

 

[1.11 예외 되던지기; exception re-throwing]

  한 메서드에서 발생할 수 있는 예외가 여럿인 경우에, 일부는 try-catch 문을 이용해서 메서드 내에서 처리하고 나머지는 선언부에서 지정해서 호출한 메서드에서 처리하도록 한다. 이는 예외를 처리한 다음 인위적으로 예외를 다시 발생시키는 exception re-throwing 을 이용해서 가능하다. 예외가 발생한 메서드와 호출한 메서드 양쪽에서 모두 처리해야할 때 예외 되던지기를 사용한다. 다만 예외가 발생할 메서드에서는 try - catch 문을 이용해서 예외 처리를 해주는 것과 동시에 메서드 선언부에 발생할 예외를 throws 에 지정해주어야 한다. 

class source{
    public static void main(String[] args) {
        try{
            method1();
        } catch(Exception e){
            System.out.println("Exception is handled at main method.");
        }
    }

    static void method1() throws Exception {
        try{
            throw new Exception();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Exception is handled at method1.");
            throw e; // re - throwing
        }
    }
}

반환값이 있는 return 문의 경우에는 catch 블럭에도 return 문이 있어야 하지만, catch 블럭에서 exception re-throwing 을 하여 호출한 메서드로 exception 을 전달하는 경우에는 return 문이 없어도 된다.

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References

http://www.yes24.com/Product/Goods/24259565

Java의 정석 - YES24