예외처리(exception handling)(1)

프로그램 오류

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프로그램이 실행 중 어떤 원인에 의해서 오작동을 하거나 비정상적으로 종료되는 경우

이를 발생시점에 따라 '컴파일 에러'와 '런타임 에러'로 나눌 수 있다.

 

컴파일 에러 - 컴파일 시에 발생하는 에러

런타임 에러 - 실행 시에 발생되는 에러

 

이 외에도 '논리적 에러'가 있는데, 컴파일도 잘도고 실행도 잘되지만 의도한 것과 다르게 동작하는 것을 말한다. 예를 들어, 창고의 재고가 음수가 된다거나, 게임 프로그램에서 비행기가 총알을 맞아도 죽지 않는 경우가 이에 해당된다.

 

논리적 에러  - 실행은 되지만, 의도와 다르게 동작하는 것

 

소스코드(*.java)를 컴파일 하면 컴파일러가 소스코드에 대해 오타나 잘못된 구문, 자료형 체크 등의 기본적인 검사를 수행하여 오류가 있는지를 알려 준다. 컴파일러가 알려 준 에러들을 모두 수정해서 컴파일을 성공적으로 마치고 나면, 클래스 파일(*.class)이 생성되고, 생성된 클래스 파일을 실행할 수 있게 되는 것이다. 소스코드(*.java)를 컴파일하면 클래스 파일(*.class)이 생성된다.

 

컴파일러가 소스코드의 기본적인 사항은 컴파일 시에 모두 걸러 줄 수는 있지만, 실행도중에 발생할 수 있는 잠재적인 오류까지 검사할 수 없기 때문에 컴파일은 잘되었어도 실행 중에 에러에 의해서 잘못된 결과를 얻거나 프로그램이 비정상적으로 종료될 수 있다.

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

 

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

예외(exception) - 프로그램 코드에 의해서 수습될 수 있는 미약한 오류

예외 클래스의 계층구조

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예외 클래스들은 두 그룹으로 나눠질 수 있다.

자바에서는 실행 시 발생할 수 있는 오류(Exception과 Error)를 클래스로 정의하였다. 모든 예외의 최고 조상은 Exception클래스이다.

 

Exception클래스들 - 사용자의 실수와 같은 외적인 요인에 의해 발생하는 예외

RuntimeException클래스들 - 프로그래머의 실수로 발생하는 예외

 

Exception클래스들

• 외부의 영향으로 발생할 수 있는 예외
• 프로그램의 사용자들의 동작에 의해서 발생하는 경우가 많다.
• 존재하지 않는 파일의 이름을 입력함(FileNotFoundException)
• 클래스의 이름을 잘못 적음(ClassNotFoundException)
• 입력한 데이터 형식이 잘못됨(DataFormatException)

RuntimeException클래스들

• 프로그래머의 실수에 의해서 발생될 수 있는 예외
• 배열의 범위를 벗어남(ArrayIndexOutOfBoundsException)
• 값이 null인 참조변수의 멤버를 호출하려고 함(NullPointerException)
• 클래스간의 형변환이 잘못됨(ClassCastException)
• 정수를 0으로 나누려고함(ArithmeticException)

예외처리하기 try-catch문

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예외처리 정의 - 프로그램 실행 시 발생할 수 있는 예외에 대한 코드를 작성하는 것

예외처리 목적 - 프로그램의 비정상 종료를 막고, 정상적인 실행상태를 유지하는 것

 

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

 

예외를 처리하기 위해서는 try-catch문을 사용한다.

 

생성방법

try {
	//예외가 발생할 가능성이 있는 문장들을 넣는다.
    } catch (Exception1 e1) {
	//Exception1이 발생했을 경우, 이를 처리하기 위한 문장을 적는다.
    } catch (Exception2 e2) {
    	//Exception2이 발생했을 경우, 이를 처리하기 위한 문장을 적는다.
    } catch (ExceptionN eN) {
    	//ExceptionN이 발생했을 경우, 이를 처리하기 위한 문장을 적는다.
    }

하나의 try블럭 다음에는 여러 종류의 예외를 처리할 수 있도록 하나 이상의 catch블럭이 올 수 있으며, 이 중 발생한 예외의 종류와 일치하는 단 한 개의 catch블럭만 수행된다. 발생한 예외의 종류와 일치하는 catch블럭이 없으면 예외는 처리되지 않는다.

또한, 하나의 메서드 내에 여러 개의 try-catch문이 사용될 수 있으며, try블럭 또는 catch블럭에 또 다른 try-catch문이 포함될 수 있다.

 

public class ExceptionEx2 {

	public static void main(String[] args) {

		int number = 100;
		int result = 0;
		
		for(int i=0;i<10;i++) {
			try {
			result = number / (int)(Math.random() * 10);	//
					System.out.println(result);
				} catch( ArithmeticException e) {
					System.out.println("0");
				}
		}

	}

}//실행결과
ArithmeticException예외 발생시 0이 출력된다.

위의 예제는 변수 number에 저장되어 있는 값 100을 0~9사이의 임의 정수로 나눈 결과를 출력하는 일을 10번 반복한다.

try-catch문 없이 실행하면 정수는 0으로 나누는 것이 금지되어있기 때문에 예외가 발생한다.(ArithmeticException) 

그래서 ArithmeticException예외가 발생하는 코드를 try-catch문으로 감싼다. try블럭에는 예외가 발생하는 코드를 입력해주고, catch 블럭에서는 예외 발생시 출력되는 코드를 작성해준다. 

코드를 실행했을때 예외발생시 catch문의 작성된 코드가 출력되고 try-catch문을 벗어나 for문의 다음 반복을 계속 수행하여 작업을 모두 마치고 정상적으로 종료된다.

try-catch문 흐름

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try-catch문에서, 예외가 발생한 경우와 발생하지 않았을 때의 흐름(문장의 실행순서)이 달라진다.

 

try블럭 내에서 예외가 발생한 경우

1. 발생한 예외와 일치하는 catch블럭이 있는지 확인한다.
2. 일치하는 catch블럭을 찾게 되면, 그 catch블럭 내의 문장들을 수행하고 전체 try-catch문을 빠져나가서 그 다음 문장을 계속해서 수행한다. 만약 일치하는 catch블럭을 찾지 못하면, 예외는 처리되지 못한다.

try블럭 내에서 예외가 발생하지 않은 경우

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

public class ExceptionEx4 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("1");
		System.out.println("2");
		try {
			System.out.println("3");
			System.out.println("4");
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("5");	//실행되지 않음.
		}
			System.out.println("6");
	}

}//실행결과
1
2
3
4
6

예제가 발생하지 않았으므로 catch블럭의 문장이 실행되지 않았다.

public class ExceptionEX5 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("1");
		System.out.println("2");
		try {
			System.out.println("3");
			System.out.println(0/0);	//고의로 ArithmeticException을 발생시킨다.
			System.out.println("4");	//실행되지 않음.
		} catch (ArithmeticException e) {
			System.out.println("5");
		}
			System.out.println("6");
	}

}//실행결과
1
2
3
5
6

1,2,3을 출력한 다음 try블럭에서 예외가 발생했기 때문에 try블럭을 바로 벗어나서 'System.out.println("4");'는 실행되지 않는다. 그리고는 발생한 예외에 해당하는 catch블럭으로 이동하여 문장들을 수행한다. 다음엔 전체 try-catch문을 벗어나서 그 다음 문장을 실행하여 6을 화면에 출력한다.

예외의 발생과 catch블럭

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

예외가 발생하면, 발생한 예외에 해당하는 클래스의 인스턴스가 만들어 진다. ArithmeticException이 발생하면 ArithmeticException인스턴스가 생성된다. 예외가 발생한 문장이 try블럭에 포함되어 있다면, 이 예외를 처리할 수 있는 catch블럭이 있는지 찾게 된다.

 

첫 번째 catch블럭부터 차례로 내려가면서 catch블럭의 괄호()내에 선언된 참조변수의 종류와 생성된 예외클래스의 인스턴스에 instanceof연산자를 이용해서 검사하게 되는데, 검사결과가 true인 catch블럭을 만날 때까지 검사는 계속된다.

검사결과가 true인 catch블럭을 찾게 되면 블럭에 있는 문장들을 모두 수행한 후에 try-catch문을 빠져나가고 예외는 처리되지만, 검사결과가 true인 catch블럭이 하나도 없으면 예외는 처리되지 않는다.

 

모든 예외 클래스는 Exception클래스의 자손이므로, catch블럭의 괄호()에 Exception클래스 타입의 참조변수를 선언해 놓으면 어떤 종류의 예외가 발생하더라도 이 catch블럭에 의해서 처리된다.

public class ExceptionEx7 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("1");
		System.out.println("2");
		try {
			System.out.println("3");
			System.out.println(0/0);	//고의로 ArithmeticException을 발생시킨다.
			System.out.println("4");	//실행되지 않음.
		} catch( ArithmeticException ae) {
			if (ae instanceof ArithmeticException)
				System.out.println("true");
			System.out.println("ArithmeticException");
		} catch (Exception e) {		//ArithmeticException을 제외한 모든 예외가 처리된다.
			System.out.println("Exception");
		}
			System.out.println("6");
	}

}//실행결과
1
2
3
true
ArithmeticException
6

try블럭에서 ArithmeticException이 발생하였으므로 catch블럭을 하나씩 차례로 검사한다. 첫 번째 검사에서 일치하는 catch블럭을 찾았기 때문에 두 번째 catch블럭은 검사하지 않게 된다. 만약 try블럭 내에서 ArithmeticException이 아닌 다른 종류의 예외가 발생한 경우에는 두 번째 catch블럭인 Exception클래스 타입의 참조변수를 선언한 곳에서 처리되었을 것이다.

 

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 사용가능하다.

 

printStackTrace() - 예외발생 당시의 호출스택(Call Stack)에 있었던 메서드의 정보와 예외 메시지를 화면에 출력한다.

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

public class ExceptionEx8 {

	public static void main(String[] args) {
		
			System.out.println("1");
			System.out.println("2");
			try {
				System.out.println("3");
				System.out.println(0/0);	//고의로 ArithmeticException을 발생시킨다.
				System.out.println("4");	//실행되지 않음.
			} catch( ArithmeticException ae) {
				ae.printStackTrace();
				System.out.println("예외메시지 : "+ae.getMessage());
			} 
			System.out.println("6");
			
	}

}//실행결과
1
2
3
java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at Test.ExceptionEx8.main(ExceptionEx8.java:11)
예외메시지 : / by zero
6

ArithmeticException인스턴스의 printStackTrace()를 사용해서, 호출스택(Call Stack)에 대한 정보와 예외 메시지를 출력하였다. 

이처럼 try-catch문으로 예외처리를 하여 예외가 발생해도 비상적으로 종료하지 않도록 해주는 동시에 printStackTrace() 또는 getMessage()와 같은 메서드를 통해서 예외의 발생원인을 알 수 있다.

 

멀티catch블럭

JDK1.7부터 여러 catch블럭을 '|'기호를 이용해서, 하나의 catch블럭으로 합칠 수 있게 되었으며, 이를 '멀티 catch블럭'이라 한다.

'멀티 catch블럭'을 이용하면 중복된 코드를 줄일 수 있다. 그리고 '|'기호로 연결할 수 있는 예외 클래스의 개수에는 제한이 없다.

 

생성방법

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

만약 멀티 catch블럭의 '|'기호로 연결된 예외 클래스가 조상과 자손의 관계에 있다면 컴파일 에러가 발생한다. 왜냐하면, 두 예외 클래스가 조상과 자손의 관계에 있다면, 그냥 조상 클래스만 써주는 것과 똑같기 때문이다. 

 

그리고 멀티 catch는 하나의 catch블럭으로 여러 예외를 처리하는 것이기 때문에, 발생한 예외를 멀티 catch블럭으로 처리하게 되었을 때, 멀티 catch블럭 내에서는 실제로 어떤 예외가 발생한 것인지 알 수 없다. 그래서 참조변수 e로 멀티 catch블럭에 '|'기호로 연결된 예외 클래스들의 공통 분모인 조상 예외 클래스에 선언된 멤버만 사용할 수 있다.