자바(Java)에서 예외(Exception)란 무엇인가?

1. 예외란 무엇인가?

예외란 프로그램 실행 중 발생하는 이벤트로 프로그램 명령의 정상적인 흐름을 방해하는 것이다. 예외가 발생하게 될 경우 예외객체를 만들어 런타임 시스템에 전달한다. 예외객체는 오류발생 당시의 프로그램 상태와 오류정보가 포함되어있다. 이러한 과정을 예외 발생이라고 한다.

---

2. 예외의 상속 구조

자바에서의 예외는 전부 Throwable을 상속받는다. Error의 경우는 개발자가 직접 사용할 일은 거의없다.     자바가 JVM이나 내부에 있는 라이브러리에서 문제가 될법한 상황에서 나온다.     즉, 애플리케이션이 정상적으로 동작하는데 심각한 문제가 있는 경우이다. 우리가 주로 사용하게 되는 에러는 Exception과 RuntimeException이다.   우리가 사용하는 예외는 크게 Checked Exception, Unchecked Exception 2종류로 분류 할 수 있다.     Exception -> Checked Exception     RuntimeException -> Unchecked Exception

2-1. Checked Exception

Complie Time Exception이라고도 한다. 컴파일 시점에서 Exception을 catch하는지 검사하기 때문에 처리를 하지 않을경우 컴파일 에러가 발생한다.     현 위치에서 처리를 할경우 try/catch를 하여 해결한다.     현 위치에서 처리를 하지 않을 경우 throw 방식을 이용해여 나를 호출한 상위에 위임한다. Exception이 발생하는 메소드에서 throws 예약어를 이용하여 Exception을 호출 메소드에 전달해야 한다. 장기 혹은 체스를 예로 들때 나의 말이 놓여져 있거나 장기판 혹은 체스판 밖에는 둘 수가 없다. 이와관련된 예외를 처리한다고 할때 아래와 같다

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

public class Position {   
    public Position(int x, int y) throws InvalidPositionException {
        if (조건 검사) {
            throw new InvalidPositionException("("+x + ", " + y + ") 위치는 놓을 수 없습니다.");
        }
        ...
    }
    ...
}

// 현 위치에서 처리 할 경우
public class Game {
    ...
    public void play() {
        ...
        try {
            Position position = new position(-1, -2);
        } catch(InvalidPositionException e) {
            ...
        }
        ...
    }
}

// 현 위치에서 처리 하지 않을 경우
public class Game {
    ...
    public void play() throw InvalidPositionException {
        ...
        Position position = new position(-1, -2);
        ...
    }
}

2-2.Unchecked Exception

Runtime Time Exception 이라고 한다. 컴파일 시점에 Exception을 catch하는지 확인하지 않기 때문에 컴파일 시점에 Exception이 발생할 것인지의 여부를 판단할 수 없다. Exception이 발생하는 메소드에서 throws 예약어를 활용해 Exception을 처리할 필요가 없다. 하지만 처리해도 무방하다.

public class InvalidPositionException extends RuntimeException {
    public InvalidPositionException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class Position {   
    public Position(int x, int y) {
        if (조건 검사) {
            throw new InvalidPositionException("("+x + ", " + y + ") 위치는 놓을 수 없습니다.");
        }
        ...
    }
    ...
}

2-3 선택방법

호출하는 메소드가 Exception을 활용해 무엇인가 의미 있는 작업을 할 수 있다면 Checked Exception을 사용하라. 만약 호출하는 메소드가 Exception을 catch해 예외 상황을 해결하거나 문제를 해결할 수 없다면 Unchecked Exception을 사용하라. 명확하지 않다면 Unchecked Exception을 사용하라.

---

3. 여러개의 Exception 처리방식

1. 메소드에서 여러개의 Exception을 throw 하는 경우 쉼표(,)로 구분 할 수 있다.

public Dummy(int a) throw TypeAException, TypeBException {
    ...
}

2. 여러개의 Exception을 trhow하는 경우 부모클래스로 예외를 전달하는 것이 가능하다.

// 위의 예제를 아래와 같이 변경이 가능하다.
public Dummy(int a) throw Exception {
    ...
}

3. 여러개의 Exception이 넘어올 경우 아래와 같이 처리한다.

public class Application() {
    public static void main(String[] args) { 
        try {
            new Dummy(-1);
        } catch (TypeAException e) {
            ...
        } catch (TypeBException e) {
            ...
        }
    }
}

4. 예외가 달라도 같이 처리할 경우는 아래와 같이 처리한다.

public class Application() {
    public static void main(String[] args) { 
        try {
            new Dummy(-1);
        } catch (TypeAException | TypeBException e) {
            ...
        }
    }
}

5. 부모클래스를 이용하여 아래와 같이 처리할 수 있다.

public class Application() {
    public static void main(String[] args) { 
        try {
            new Dummy(-1);
        } catch (Exception e) {
            ...
        }
    }
}

6. 예외를 다시 전달할 경우는 아래와 같이 가능하다.

public class Application() {
    public static void main(String[] args) { 
        try {
            new Dummy(-1);
        } catch (Exception TypeAException) {
            throw new TypeBException();
        } catch (Exception e) {
            throw e;
        }
    }
}

---

4. Stack Trace

예외가 발생할 경우 예외가 발생한 원인을 찾기 위해 예외의 발생 경로를 추적하는 것이 가능하다.

public class Application() {
    public static void main(String[] args) { 
        try {
            new Dummy(-1);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

---

5. finally

JVM은 Exception이 발생하면 catch절로 이동후 프로그램을 종료한다.

하지만 예외가 발생하더라도 반드시 실행해야하는 작업이 있다면 finally를 이용하여 처리한다.

public class Application() {
    public static void main(String[] args) { 
        try {
            // 예외 발생하는 코드
        } catch (Exception e) {
            // 예외에 대한 처리
        } finally {
            // 무조건 실행해야 하는 함수
        }
    }
}

---

6. 자바에서 지원하는 예외타입

더 많은 내용 오라클 공식문서 참조

예외의 비용

예외의 비용은 스택의 깊이에 따라 비용이 크게 바뀐다고 한다. 예외의 비용을 줄이기 위해서는 fillInStackTrace 메소드를 오버라이딩 후 불변객체로 만든 뒤 캐스팅 하여 사용하는 방식으로 에러의 비용을 줄일 수 있다고 한다. 커스텀 예외의 경우 기존 예외의 조건이 부합하지 않는 경우, 혹은 프로그램의 가독성을 높이기 위해 사용한다고 한다.

---

추가내용

예외는 항상 try에서 잡아야 한다.

catch에서 trhow를 발생시키면 아래 catch로 넘어가지 않는다.

아래의 상황에서 CustomRuntimeException이 발생한다면 IllegalArgumentException이 아래에 있는 catch로 가지 않는다.

public class LottoNumber() {

    ...

    public static LottoNumber from(final int number) {
        try {
            throw new CustomRuntimeException();
        } catch (CustomRuntimeException e) {
            throw new IllegalArgumentException();
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            return new LottoNumber(1);
        }
    }

    ...
}

catch도 넣는 순서에 따라서 다르게 동작한다. 작은 단위를 위에 넣어서 작성해야 한다.

참조

Oracle Java Documentation

우아한 테크코스 강의