[JAVA] 예외처리

프로그램 오류

 

프로그램이 실행 중 어떤 원인에 의해서 오작동을 하거나 비정상적으로 종료되는 경우가 있다. 이러한 결과를 초래하는 원인을 프로그램 에러 또는 오류라고 한다.

이를 발생시점에 따라 '컴파일 에러'와 '런타임 에러'로 나눌 수 있는데, 글자 그대로 '컴파일 에러'는 컴파일 할 때 발생하는 에러이고 프로그램의 실행도중에 발생하는 에러를 '런타임 에러'라고 한다. 이 외에도 '논리적 에러'가 있는데, 컴파일도 잘되고 실행도 잘되지만 의도한 것과 다르게 동작하는 것을 말한다.

 

*컴파일 에러 : 컴파일 시에 발생하는 에러

*런타임 에러 : 실행 시에 발생하는 에러

*논리적 에러 : 실행은 되지만, 의도와 다르게 동작하는 것

 

자바에서는 실행 시(runtime) 발생할 수 있는 프로그램 오류를 '에러'와 '예외' 두 가지로 구분하였다.

에러는 메모리 부족이나 스택오버플로우와 같이 일단 발생하면 복구할 수 없는 심각한 오류이고, 예외는 발생하더라도 수습될 수 있는 비교적 덜 심각한 것이다.

에러가 발생하면, 프로그램의 비정상적인 종료를 막을 길이 없지만, 예외는 발생하더라도 프로그래머가 이에 대한 적절한 코드를 미리 작성해 놓음으로써 프로그램의 비정상적인 종료를 막을 수 있다.

 

*에러(error) : 프로그램 코드에 의해서 수습될 수 없는 심각한 오류

*예외(exception) : 프로그램 코드에 의해서 수습될 수 있는 다소 미약한 오류

 

 

 

예외 클래스의 계층구조

 

자바에서는 실행 시 발생할 수 있는 오류(Exception과 Error)를 클래스로 정의하였다.

모든 클래스의 조상은 Object 클래스이므로 Exception과 Error 클래스 역시 Object 클래스의 자손들이다.

 

 

모든 예외의 최고 조상은 Exception 클래스이며, 상속계층도를 Exception 클래스로부터 도식화하면 다음과 같다.

 

예외 클래스들은 다음과 같이 두 그룹으로 나눠질 수 있다. 

 

(1) Exception 클래스들(그림 윗부분) : 사용자의 실수와 같은 외적인 요인에 의해 발생하는 예외

*FileNotFoundException : 존재하지 않는 파일의 이름을 입력함

*ClassNotFoundException : 클래스 이름을 잘못 적음

*DataFormatException : 입력한 데이터 형식이 잘못됨

 

(2) RuntimeException 클래스들(그림 아랫부분) : 프로그래머의 실수로 발생하는 예외

*ArithmeticException : 정수를 0으로 나누려고함

*ClassCastException : 클래스간의 형변환을 잘못함

*NullPointerException : 값이 null인 참조변수가 멤버를 호출하려함

*ArrayIndexOutOfBoundsException : 배열의 범위를 벗어남

 

 

 

try-catch문

 

프로그램의 실행도중에 발생하는 에러는 어쩔 수 없지만, 예외는 프로그래머가 이에 대한 처리를 미리 해주어야 한다.

예외처리(exception handling)란, 프로그램 실행 시 발생할 수 있는 예기치 못한 예외의 발생에 대비한 코드를 작성하는 것이며, 예외처리의 목적은 예외의 발생으로 인한 실행 중인 프로그램의 갑작스런 비정상 종료를 막고, 정상적인 실행상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

발생한 예외를 처리하지 못하면, 프로그램은 비정상적으로 종료되며, 처리되지 못한 예외는 JVM의 '예외처리기'가 받아서 예외의 원인을 화면에 출력한다.

 

예외를 처리하기 위해서는 try-catch문을 사용하며, 그 구조는 다음과 같다.

try {
	// 예외가 발생할 가능성이 있는 문장들을 넣는다.
} catch (Exception1 e1) {
	// Exception1이 발생했을 경우, 이를 처리하기 위한 문장을 적는다.
} catch (Exception2 e2) {
	// Exception2가 발생했을 경우, 이를 처리하기 위한 문장을 적는다.
} catch (ExceptionN eN) {
	// ExceptionN이 발생했을 경우, 이를 처리하기 위한 문장을 적는다.
}

하나의 try 블럭 다음에는 여러 종류의 예외를 처리할 수 있도록 하나 이상의 catch 블럭이 올 수 있으며, 이 중 발생한 예외의 종류와 일치하는 단 한 개의 catch 블럭만 수행된다.

발생한 예외의 종류와 일치하는 catch 블럭이 없으면 예외는 처리되지 않는다.

 

*try-catch문에서의 흐름

[try 블럭 내에서 예외가 발생한 경우]
→ 발생한 예외와 일치하는 catch 블럭이 있는지 확인한다.
→ 일치하는 catch 블럭을 찾게 되면, 그 catch 블럭 내의 문장들을 수행하고 
전체 try-catch문을 빠져나가서 그 다음 문장을 계속해서 수행한다.
만일 일치하는 catch 블럭을 찾지 못하면, 예외는 처리되지 못한다.

[try 블럭 내에서 예외가 발생하지 않은 경우]
→ catch 블럭을 거치지 않고 전체 try-catch문을 빠져나가서 수행을 계속한다.

 

 

 

printStackTrace()와 getMessage()

 

예외가 발생했을 때 생성되는 예외 클래스의 인스턴스에는 발생한 예외에 대한 정보가 담겨 있으며, getMessage()와 printStackTrace()를 통해서 이 정보들을 얻을 수 있다.

catch블럭의 괄호()에 선언된 참조변수를 통해 이 인스턴스에 접근할 수 있다. 

이 참조변수는 선언된 catch블럭 내에서만 사용 가능하다.

 

*printStackTrace() : 예외발생 당시의 호출스택(Call Stack)에 있었던 메서드의 정보와 예외 메세지를 화면에 출력한다.

*getMessage() : 발생한 예외클래스의 인스턴스에 저장된 메시지를 얻을 수 있다.

 

 

 

예외 발생시키기

 

키워드 throw를 사용해서 프로그래머가 고의로 예외를 발생시킬 수 있으며, 방법은 아래의 순서를 따르면 된다.

1. 먼저, 연산자 new를 이용해서 발생시키려는 예외 클래스의 객체를 만든 다음
   Exception e = new Exception("고의로 발생시켰음");
2. 키워드 throw를 이용해서 예외를 발생시킨다.
   throw e;

 

class ExceptionEx {
	public static void main(String[] args) {
        try {
            Exception e = new Exception("고의로 발생시켰음.");
            throw e; // 예외를 발생시킴
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("에러 메시지 : " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("프로그램이 정상 종료되었음.");
    }
}

에러 메시지 : 고의로 발생시켰음.
java.lang.Exception: 고의로 발생시켰음.
	at ExceptionEx.main(ExceptionEx.java:4)
프로그램이 정상 종료되었음.

Exception 인스턴스를 생성할 때, 생성자에 String을 넣어 주면, 이 String이 Exception 인스턴스에 메시지로 저장된다.

이 메시지는 getMessage()를 이용해서 얻을 수 있다.

 

class ExceptionEx {
	public static void main(String[] args) {
		throw new Exception(); // Exception을 고의로 발생시킨다.
	}
}

위 예제는 컴파일 하면, 컴파일이 완료되지 않을 것이다. 예외처리가 되어야 할 부분에 예외처리가 되어 있지 않다는 에러가 뜬다. Exception 클래스들이 발생할 가능성이 있는 문장들에 예외처리를 해주지 않으면 컴파일조차 되지 않는다. 

 

class ExceptionEx {
	public static void main(String[] args) {
		throw new RuntimeException(); // RuntimeException을 고의로 발생시킨다.
	}
}

위 예제는 예외처리를 하지 않았음에도 성공적으로 컴파일이 된다. 그러나 실행하면, RuntimeException이 발생하여 비정상적으로 종료될 것이다. RuntimeException 클래스와 그 자손에 해당하는 예외는 프로그래머에 의해 실수로 발생하는 것들이기 때문에 예외처리를 강제하지 않는 것이다. 

 

만일 RuntimeException 클래스들에 속하는 예외가 발생할 가능성이 있는 코드에도 예외처리를 필수로 해야 한다면, 

아래와 같이 참조 변수와 배열이 사용되는 모든 곳에 예외처리를 해주어야 할 것이다.

try {
	int[] arr = new int[10];
	System.out.println(arr[10]);
} catch (ArrayIndexOfBoundsException ae) {
	...
} catch (NullPointerException ne) {
	...
}

컴파일러가 예외처리를 확인하지 않는  RuntimeException 클래스들은 'unchecked 예외' 라고 부르고, 

예외처리를 확인하는 Exception클래스들은 'checked 예외' 라고 부른다.

 

 

 

메서드에 예외 선언하기

 

예외를 처리하는 방법에는 try-catch문을 사용하는 것 외에, 예외를 메서드에 선언하는 방법이 있다.

메서드에 예외를 선언하려면, 메서드의 선언부에 키워드 throws를 사용해서 메서드 내에서 발생할 수 있는 예외를 적어주기만 하면 된다. 그리고 예외가 여러 개일 경우에는 쉼표(,)로 구분한다.

void method() throws Exception1, Exception2, ... ExceptionN {
	// 메서드의 내용
}

+) 예외를 발생시키는 키워드 throw와 예외를 메서드에 선언할 때 쓰이는 throws 구별하기

 

메서드의 선언부에 예외를 선언함으로써 메서드를 사용하려는 사람이 메서드의 선언부를 보았을 때, 이 메서드를 사용하기 위해서는 어떠한 예외들이 처리되어져야 하는지 쉽게 알 수 있다.

예외를 메서드의  throws에 명시하는 것은 예외를 처리하는 것이 아니라, 자신(예외가 발생할 가능성이 있는 메서드)을 호출한 메서드에게 예외를 전달하여 예외처리를 떠맡기는 것이다.

예외를 전달받은 메서드가 또다시 자신을 호출한 메서드에게 전달할 수 있으며, 이런 식으로 계속 호출스택에 있는 메서드들을 따라 전달되다가 제일 마지막에 있는 main메서드에서도 예외가 처리되지 않으면, main메서드마저 종료되어 프로그램이 전체가 종료된다.

 

 

 

finally 블럭

 

finally 블럭은 예외의 발생여부에 상관없이 실행되어야할 코드를 포함시킬 목적으로 사용된다. try-catch문의 끝에 선택적으로 덧붙여 사용할 수 있으며, try-catch-finally의 순서로 구성된다.

try {
	// 예외가 발생할 가능성이 있는 문장들을 넣는다.
} catch (Exception1 e1) {
	// 예외처리를 위한 문장을 적는다.
} finally {
	// 예외의 발생여부에 관계없이 항상 수행되어야 하는 문장들을 넣는다.
	// finally 블럭은 try-catch문의 맨 마지막에 위치해야한다.
}

예외가 발생한 경우에는 'try → catch → finally'의 순으로 실행되고, 예외가 발생하지 않은 경우에는 'try → finally'의 순으로 실행된다.

 

 

 

사용자정의 예외 만들기

 

기존의 정의된 예외 클래스 외에 필요에 따라 프로그래머가 새로운 예외 클래스를 정의하여 사용할 수 있다.

보통 Exception 클래스 또는 RuntimeException 클래스로부터 상속받아 클래스를 만들지만, 필요에 따라서 알맞은 예외 클래스를 선택할 수 있다.

class MyException extends Exception {
	MyException(String msg) { // 문자열을 매개변수로 받는 생성자
		super(msg); // 조상인 Exception 클래스의 생성자를 호출한다.
	}
}

 

 

 

 

 

 

* 자바의 정석을 읽고 정리한 내용입니다.