Java(55) - 자바 예외와 예외처리

1. 오류란?

• 컴파일 오류 : 프로그램 코드 작성 중 발생하는 문법적 오류
• 실행 오류 : 실행 중인 프로그램이 의도하지 않은 동작을 하거나(bug),
  프로그램이 중지되는 오류(runtime error)

Java는 예외처리를 통해 프로그램의 비정상 종료를 막고 (프로그램이 다운되는 것을 방지)
로그(log)를 남길 수 있습니다.

2. 오류와 예외 클래스

1. 시스템 오류 (error)
   JVM에서 발생하며 프로그래머가 처리할 수 없습니다.
   동적 메모리를 모두 사용한 경우나, stack over flow등이 있습니다.
   (재귀 호출)
   

2. 예외 (Exception)
   프로그램에서 제어할 수 있는 오류를 말합니다.
   읽으려는 파일이 없는 경우나, 네트워크나 소켓연결 오류등이 있습니다.
   자바 프로그램에서는 예외에 대한 처리를 수행합니다.
   

   즉 예외는 프로그램의 실행 도중에 발생하는 문제상황을 뜻합니다.
   (프로그램의 논리에 맞지 않는 상황)
   컴파일 시 발생하는 문법적인 에러는 예외의 범주에 속하지 않습니다.
   

if문을 이용한 예외처리를 보겠습니다.

import java.util.Scanner;

class ExceptionHandleUseIf{
  public static void main(String[] args){
    Scanner keyboard = new Scanner(System.in);
    int[] arr = new int[100];

    for(int i = 0; i<3; i++>{
      System.out.print("피제수 입력 : ");
      int num1 = keyboard.nextInt();

      System.out.print("제수 입력 : ");
      int num2 = keyboard.nextInt();

      if(num2==0){
        System.out.println("제수는 0이 될 수 없습니다.");
        i-=1;
        continue;
      }

    System.out.println("연산결과를 저장할 배열의 인덱스 입력 : ");
    int idx = keyboard.nextInt();

    if(idx<0 || idx>99){
      System.out.println("유효하지 않은 인덱스 값입니다.");
      i-=1;
      continue;
    }

    arr[idx] = num1/num2;
    System.out.println("나눗셈 결과는 " + arr[idx]);
    System.out.println("저장된 위치의 인덱스는 " + idx);
  }
}

위 예제는 나눗셈 연산이 진행되는 과정에서 제수로 0이 입력되는 예외상황을 처리한 경우입니다.

그러나 if의 경우 예외처리 이외의 용도로 보통 사용되기 때문에,
프로그램 코드상에서 예외처리 부분을 구분하기가 쉽지 않습니다.

즉 if는 프로그램의 기능 완성을 위해 자주 사용되는 문장이므로 if문으로 예외처리를 하는 경우
프로그램의 주 흐름을 구성하는 코드와 예외상황을 처리하는 코드의 구분이 어려워집니다.

3. 예외 클래스

모든 예외 클래스의 최상위 클래스는 Exception 클래스입니다.
(but 모든 예외클래스가 상속하는 Thorwable 클래스의 하위 클래스)

대부분 Runtime Exception(실행중 발생하는 예외들)은 JVM에서 처리해주지 않으므로 필요한 경우 적어줘야 합니다.

4. try-catch문으로 예외 처리하기

위에서 설명했듯 if문으로 예외를 처리하는 방법은 바람직하지 않습니다.
그래서 등장한것이 try-catch 기반의 예외처리 방식입니다.

간단한 sudo코드를 보겠습니다.

try{
    예외가 발생할 수 있는 코드 부분
}catch(처리할 예외 타입 e){
    try 블록 안에서 예외가 발생했을 때 수행되는 부분
}

try-catch는 하나의 문장이며, 둘 사이에 다른 문장이 삽입될 수 없습니다.

catch 문의 소괄호 안의 있는 예외 유형만 처리가 가능합니다.

try 블록 내에서 예외가 발생하면 예외가 발생한 부분의 아래는 수행하지 않고,
바로 catch 블록부분으로 넘어갑니다.

예시를 하나 더 보겠습니다.

import java.util.Scanner;

class DividByZero{
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("두 개의 정수 입력: ");
    Scanner keyboard = new Scanner(System.in);
    int num1 = keyboard.nextInt();
    int num2 = keyboard.nextInt();

    try{
      System.out.println("나눗셈 결과의 몫 : " + (num1/num2));
      System.out.println("나눗셈 결과의 나머지 : " + (num1%num2));
    }catch(ArithmeticException e){
      System.out.println("나눗셈 불가능");
      System.out.println(e.getMessage());
    }

    System.out.println("프로그램을 종료합니다");
  }
}

위 코드는 try-catch를 이용해서 나눗셈시 제수가 0이 들어가는 상황을 예외처리한 것입니다.

여기서 catch문으로 이동하는 상황을 설명하자면,

1. JVM이 0으로 나누는 예외상황이 발생했음을 인식
2. 해당 상황을 위해 정의된 ArithmeticException 클래스의 인스턴스를 생성
3. 이렇게 생성된 인스턴스의 참조 값을 catch영역에 선언된 매개변수에 전달

즉 catch는 메서드와 형태가 유사해, 인스턴스의 참조 값을 인자로 전달받을 수 있개 때문에,
JVM은 예외상황 발생시 참조 값의 전달을 통해 catch 영역으로 실행을 이동시킵니다.

위에서 나온 e.getMessage() 메서드는 예외상황을 알리기 위해 정의된 메서드이며,
모든 예외 클래스들이 상속하는 Throwable 클래스에 정의되어 있는 메서드입니다.

5. try-catch-finally 문으로 예외처리하기

어떤 리소스를 열었다거나 file을 열었다던가, socket을 열었다던가..
할 때 리소스 해제시 많이 사용합니다.

간단한 sudo코드를 보겠습니다.

try{
    예외가 발생할 수 있는 코드 부분
}catch(처리할 예외 타입 e){
    try 블록 안에서 예외가 발생했을 때 수행되는 부분
}finally{
    에외 발생 여부와 상관 없이 항상 수행되는 부분 (return과는 관계가 없음)
    중간에 return을 하더라도 finally영역은 수행됨
    리소스를 정리하는 코드를 주로 사용
}

리소스 해제시 많이 사용하는 이유는,
try catch마다 리소스를 해제하는 것은 번거로우니까 finally에서 리소스를 해제합니다.

6. try-with-resource

• 리소스를 자동으로 해제하도록 제공해주는 구문
• 해당 리소스가 AutoCloseable을 구현한 경우 close()를 명시적으로 호출하지 않아도
  try 블록에서 오픈된 리소스는 정상적인 경우나 예외가 발생한 경우 모두 자동으로
  close()가 호출됨
• FileInputStream의 경우 AutoCloseable을 구현하고 있음
  

import java.io.*;

public class ExceptionTest{
  public static void main(String[] args){
    FileInputStream fis = null;

    try(FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt")){
      //자동으로 해제됨.
    }catch(FileNotFoundException e){
      System.out.println(e);
    }catch(IOException e){
      System.out.println(e);
    }
  }
}

7. AutoClosealbe 인터페이스 사용하기

AutoCloseable 인터페이스를 구현한 클래스를 만들고 close()가 잘 호출되는지 확인해 보겠습니다.

class AutoCloseObj implements AutoCloseable{
    @Override
    public void close() throws Exception{
        System.out.println("리소스가 close() 되었습니다");
    } //close 메서드 구현
}

public class AutoCloseTest{
  public static vodi main(String[] args){
    try(AutoCloseObj obj = new AutoCloseObj()){
      //throw new Exception();
    }catch(Exception e){
      System.out.println(e);
    }
  }
}

8. 향상된 try-with-resources 문

자바 9에서 제공되는 구문입니다.

자바 9 이전

AutoCloseObj obj = new AutoCloseObj();
try(AutoCloseObj obj2 = obj){
  throw new Exception();
}catch(Exception e){
  System.out.println("예외 부분입니다.");
}

자바 9 이후

AutoCloseObj obj = new AutoCloseObj();
try(obj){//외부에서 선언한 변수를 그대로 쓸 수 있음
  throw new Exception();
}catch(Exception e){
  System.out.println("예외 부분입니다.");
}