예외처리 (Exception Handling)

written by sohyeon, hyemin 💡

1. 프로그램 오류

프로그램 실행 중 어떤 원인에 의해 오작동하거나 비정상적으로 종료되는 경우가 있는데
이런 결과를 초래하는 원인을 프로그램 에러 또는 오류라고 한다.

발생시점에 따라 다음과 같이 두종류로 구분한다.

• 컴파일 에러 (compile error) : 컴파일 시에 발생하는 에러
• 런타임 에러 (runtime error) : 실행 시에 발생하는 에러
• 논리적 에러 (logical error) : 실행은 되지만 의도와 다르게 동작하는 것

자바에서는 실행 시에(run time) 발생하는 프로그램 오류를 다음과 같이 구분한다

• 에러(error): 메모리 부족이나 스택오버플로(OutOfMemoryError, StackOverflowError)와 같이 수습될 수 없는 심각한 오류
• 예외(exception): 코드에 의해 수습될 수 있는 다소 미약한 오류

프로그래머가 예외에 대한 적절한 코드를 미리 작성해 놓음으로써 프로그램의 비정상적인 종료를 막을 수 있다.

2. 예외 클래스의 계층구조

모든 클래스의 조상은 Object클래스 이므로 Exception과 Error클래스 역시 Object클래스의 자손들이다.

                  Object
                    |
                Throwable
                  /  \
      Exception          Error
        / \               /  \
IOException RuntimeEx..  ..  OutOfMemoryError

모든 예외의 최고 조상은 Exception class이고 다음과 같이 표현할 수 있다.

Exception
    |
    |--- IOException
    |--- ClassNotFoundException
    |--- ...
    |--- RuntimeException
            |--- ArithmeticException
            |--- ClassCastException
            |--- NullPointerException
            |--- ...
            |--- IndexOutOfBoundsException

두 그룹으로 나누어진다.

• Exception 클래스들
  : 사용자의 실수와 같은 외적인 요인에 의해 발생하는 예외
• RuntimeException 클래스들
  : 프로그래머의 실수로 발생하는 예외

3. 예외처리하기

3-1. 예외처리란?

- 정의: 프로그램 실행 시 발생할 수 있는 예외의 발생에 대비한 코드를 작성하는 것
- 목적: 프로그램의 비정상 종료를 막고 정상적인 실행상태를 유지하는 것

예외를 처리하기 위해 try-catch문을 사용한다.

ex) 예제

class ExceptionEx1{
    public static void main(String args[]) {
        try {
            try{ } catch(Exception e){ }
        }catch (Exception e){
            try{ } catch(Exception e){ }  // --> error 'e' 가 중복 선언
        }
    }
}

3-2. 특징

• try블럭 또는 catch블럭에 또 다른 try-catch문이 포함될 수 있다.
• catch블럭 내에 또 하나의 try-catch문이 포함된 경우, 같은 이름의 참조변수를 사용해서는 안된다.

4. try-catch문의 흐름

• try블럭 내에서 예외가 발생한 경우

  1. 발생한 예외와 일치하는 catch블럭이 있는지 확인

  2. 일치하는 catch블럭을 찾게되면, 그 catch블럭 내의 문장들을 수행하고
     전체 try-catch문을 빠져나가서 그 다음 문장을 계속해서 수행
     만일 일치하는 catch블럭을 찾지 못하면, 예외는 처리되지 못한다.

• try블럭 내에서 예외가 발생하지 않은 경우

  1. catch블럭을 거치지 않고 전체 try-catch문을 빠져나가서 수행을 계속한다.

5. 예외의 발생과 catch블럭

5-1. 예외의 발생과 처리

• catch블럭은 괄호()와 블럭{} 두 부분으로 나눠져 있는데,
  괄호()내에는 처리하고자 하는 예외와 같은 타입의 참조변수 하나를 선언해야 한다.

• 예외가 발생하면 해당 클래스의 인스턴스가 만들어진다.

• 예외가 발생한 문장이 try-catch문의 try블럭에 있다면, 이 예외를 처리할 수 있는 catch블럭을 찾게된다.

• 첫번째 catch 블럭부터 차례로 내려가면서 catch블럭의 괄호()내에 선언된 참조변수의 종류와 생성된 예외클래스의 instance에 instanceof 연산자를 이용해 검사하고 결과가 true이면 예외처리한다.

• 모든 예외 클래스는 Exception클래스의 자손이므로 Exception클래스 타입의 참조변수를 선언해 놓으면 어떤 종류의 예외가 발생해도 이 catch블럭에 의해 처리된다.

ex) 예제

class ExceptionEx {
     public static void main(String args[]) {
         System.out.println(1);
         System.out.println(2);
         try {
             System.out.println(3);
             System.out.println(0/0); // 0으로 나눠 ArithmeticException발생
             System.out.println(4);  // 실행되지 않는다
         }catch (ArithmeticException ae){
             if (ae instanceof ArithmeticException)
                System.out.println("true");
             System.out.println("ArithmeticException");
         }catch (Exception e){  //ArithmeticException을 제외한 모든 예외
             System.out.println("Exception");
         }
         System.out.println(6);
     }
 }

실행결과

1
2
3
true
ArithmeticException
6

5-2. 예외에 대한 method

예외가 발생했을 때 생성되는 예외클래스의 인스턴스에는 발생한 예외에 대한 정보가 담겨져 있으며
다음 method들을 통해 정보를 얻을 수 있다.

- printStackTrace(): 예외발생 당시의 호출스택에 있었던 메서드의 정보와 예외 메시지를 화면에 출력  
- getMessage(): 발생한 예외클래스의 인스턴스에 저장된 메시지를 얻을 수 있다.  

5-3. 멀티 catch블럭

JDK1.7부터 여러 catch블럭을 '|' 기호를 이용해서 하나의 catch블럭으로 합칠 수 있게 되었다.
중복된 코드를 줄일 수 있고 연결할 수 있는 예외 클래스의 개수에 제한이 없다.

두 예외 클래스가 조상과 자손 관계라면 컴파일 에러가 발생한다.
조상클래스만 써주는 것과 동일하기 때문에 불필요한 코드를 제거하라는 의미의 에러다.

ex) 적용 전

try {
    ...
}catch (ExceptionA e){
    e.printStackTrace();
}catch (ExceptionB e2){
    e2.printStackTrace();
}

ex) 적용 후

try {
    ...
}catch (ExceptionA | ExceptionB e){
    e.printStackTrace();
}

6. finally블럭

finally블럭은 try-catch문과 함께 예외의 발생여부에 상관없이 실행되어야할 코드를 포함시킬 목적으로 사용된다. try-catch문 끝에 선택적으로 덧붙여 사용할 수 있다.

ex) 예제

try {
    // 예외가 발생할 가능성이 있는 문장들을 넣는다.
    ...
} catch (Exception e) {
    // 예외처리를 위한 문장을 적는다.
    ...
} finally {
    // 예외의 발생여부에 관계없이 항상 수행되어야하는 문장들을 넣는다.
}

예외가 발생한 경우에는 try->catch->finally순으로 실행되고,
예외가 발생하지 않은 경우 try->finally순으로 실행된다.