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240117 자바의 예외처리(Exception, Runtime Exception, try~catch, 다중 catch, throws)

gayeon_ 2024. 1. 17. 15:55

자바의 예외처리

예외 처리(Exception)

에러에는 심각한 에러(serious error)와 가벼운 에러(mild error)가 있다. 심각한 에러는 시스템 상의 문제로 인한 에러로 개발자가 처리할 수 없는 에러를 말한다. 가벼운 에러는 개발자가 코드를 통해 처리할 수 있는 에러를 말하며 이 방식을 예외처리라고 한다.
예외에는 컴파일러 체크 예외(Checked Exception)와 실행 예외(Runtime Exception)가 있다.
컴파일러 체크 예외는 자바 소스를 컴파일하는 과정에서 예외 처리 코드를 검사하여 예외 처리 코드가 없다면 컴파일 오류가 발생한다.
실행 예외는 컴파일하는 과정에서 예외처리 코드를 검사하지 않는 예외이다.
예외 처리는 컴파일 예외와 실행 예외에 대한 대처방법이다.
예외 처리는 시스템 스스로 오류를 복구하는 것이 아니고 오류 발생 가능성이 있는 부분에 대한 처리를 미리 프로그래밍 해주는 것이다.
프로그램에서 문제가 될만한 부분을 예상하여 사전에 "문제가 발생하면 이렇게 처리하라" 라고 프로그래밍 하는 것을 예외 처리라고 한다.
예외 발생시에는 System.out.println(); 대신 System.err.println();으로 메세지를 띄우는게 좋다.

실행 예외(Runtime Exception)

실행 예외는 컴파일러가 예외 처리 코드를 체크하지 않기 때문에 오로지 개발자의 경험에 의해서 예외 처리 코드를 삽입해야 한다.
만약 개발자가 실행 예외에 대해 예외처리 코드를 넣지 않았을 경우 해당 예외가 발생하면 프로그램은 곧바로 종료된다.

주요 실행 예외

NullPointerException

객체 참조가 없는 상태, 즉 null 값을 갖는 참조 변수로 객체 접근 연산자인 dot(.)를 사용했을 때 발생한다.

ArrayIndexOutOfBoundsException

배열에서 인덱스 범위를 초과하여 사용할 경우 발생한다.

NumberFormatException

문자열로 되어 있는 데이터를 숫자로 변경하는 경우에 발생한다.

ClassCastException

형 변환은 부모 클래스와 자식 클래스간에 발생하고 구현 클래스와 인터페이스 간에도 발생한다.

이러한 관계가 아니라면 다른 클래스로 타입을 변환할 수 없다.

상속관계나 인터페이스 관계가 없는 클래스들을 억지로 형 변환 할 경우 발생한다.

NullPointerException 예제

package exception.runtime;

public class NullPointerExample {

	public static void main(String[] args) {
		String str = null;
		// str = "HELLO";
		
		// toLowercase()는 모든 문자를 소문자로 만들어준다.
		System.out.println(str.toLowerCase());

	}

}

ArrayIndexOutOfBoundsException 예제

package exception.runtime;

public class ArrayIndexExample {

	public static void main(String[] args) {

		int[] arr = {3, 6, 9};
		
		System.out.println(arr[5]);
	}

}

NumberFormatException 예제

package exception.runtime;

public class NumberFormatExample {

	public static void main(String[] args) {
		String a = "34";
		String b = "21";
		System.out.println(a + b);
		
		// str -> int 변환
		int i = Integer.parseInt(a); // 문자를 숫자로 변환
		int j = Integer.parseInt(b); // 문자를 숫자로 변환
		System.out.println(i + j);
		
		// parseInt는 문자열 내부에 순수한 정수가 들어있어야 변환하며 
		// 정수값이 아니라면 NumberFormatExeption이 발생한다.
		String str = "Hello";
		System.out.println(Integer.parseInt(str));
		

	}

}

ClassCastException 예제

package exception.runtime;

// 하나의 클래스파일에 2개 이상의 클래스 선언 가능(자주 사용하지는 않는다.)
// 상속관계: 부모 Animal을 상속한 자식 Dog, Cat
class Animal{}
class Dog extends Animal{}
class Cat extends Animal{}

public class ClassCastExample {
	public static void main(String[] args) {
		Dog d = new Dog();
		Animal da = d;
		d = (Dog)da;
		
		System.out.println("타입 변환 성공: Animal -> Dog");
		
		Animal c = new Cat();
		Dog d2 = (Dog)c;
		System.out.println("타입 변환 성공?: Dog -> Cat");
	}
}

try~ catch

프로그램에서 예외가 발생했을 경우 프로그램의 갑작스러운 종료를 막고, 정상 실행을 유지할 수 있도록 처리하는 코드를 예외 처리 코드라고 한다.
try~ catch ~ finally 블록은 생성자 내부나 메서드 내부에서 작성되어 컴파일 예외와 실행 예외가 발생할 경우에 예외 처리를 할 수 있게 한다.
try 블록에는 예외 발생 가능성이 있는 코드를 작성한다. try 블록의 코드가 예외 발생 없이 정상 실행되면 catch 블록은 실행되지 않는다.
try 내부에서 예외가 발생하면 즉시 실행을 멈추고 catch 블록으로 이동하여 예외 처리 코드를 실행한다.
예외 발생 여부와 상관없이 항상 실행할 내용이 있다면 finally 블록 내부에 실행 내용을 작성한다.

finally 구문이 실행되지 않는 경우

finally 구문 이전에 System.exit() 구문을 호출했을 시
컴퓨터가 꺼져서 시스템이 멈추었을 시
finally 블록 내부에서 예외가 발생했을 시

try~catch문을 사용하지 않았을 때 제어문으로 결과를 제어하는 예제

package exception.trycatch;

// 예외문이 없었을 때는 제어문으로 결과 제어
// 문제점: 가독성이 좋지 않다.
public class NoTryCatchExample {
	public static void main(String[] args) {
		int preValue = 5;
		int nextValue = 2;
		
		// nextValue에 0만 안 들어오면 예외 발생 없음
		if(nextValue != 0) {
			System.out.println(preValue / nextValue);
		} else {
			System.out.println("0을 나누는 값으로 넣을 수 없습니다.");
		}
	}
}

try~catch문을 사용해 예외를 처리한 예제

package exception.trycatch;

public class TryCatchExample1 {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		int j = 0;
		// int j = 5;
		
		try { // 예외가 발생할 수 있는 구문 기입
			System.out.println(i / j); // 예외 발생 가능성 존재
			System.out.println("예외 발생하지 않을 때만 실행됨");
			
		} catch(Exception e) { // catch 블럭에는 Exception의 종류를 기입
			System.out.println("0으로 나눠서 catch 블럭으로 넘어왔습니다.");
			
		} finally { // try, catch 둘 중 어느블럭이라도 실행되면 마무리 블럭 실행
			System.out.println("어쨌든 잘 마무리 했습니다.");
		}
		System.out.println("프로그램 종료!");
	}
}

try~catch문을 사용해 예외를 처리한 예제2

package exception.trycatch;

public class TryCatchExample2 {

	public static void main(String[] args) {
		// 어떤 종류가 되었건 직접 예외가 발생할 수 있는 구문을 작성한 다음
		// try~catch를 이용해 예외 발생시 처리되도록 프로그래밍하기
		// 0으로 나누기를 제외한 나머지를 이용하기
		String str = "JAVA";
		int integer = 10;
		
		try {
			System.out.println(Integer.parseInt(str) + 10);
		} catch(Exception e){
			System.out.println("알파벳은 정수로 변환할 수 없습니다.");
		} finally {
			System.out.println("예외문 종료");
		}
		System.out.println("프로그램 종료");
	}

}

다중 catch

try 블록 내부는 다양한 종류의 예외가 발생할 수 있다. 예외가 여러 가지 발생한다면 다중 catch 블록을 작성하여 예외들을 처리한다.
다중 catch 블록을 작성할 때 주의할 점은 상위 예외 클래스가 하위 예외 클래스보다 아래쪽에 위치해야 한다.
catch 블록은 위에서부터 차례대로 검색되므로 상위 예외 클래스의 catch 블록이 위에 있다면 하위 예외 클래스의 catch블록은 실행되지 않는다.
자바 7 버전부터 하나의 catch 블록에서 여러 개의 예외를 처리할 수 있도록 기능이 추가되었다.
catch() 괄호 안에 동일하게 처리하고 싶은 예외를 | 로 연결하면 된다. 이 방식을 사용할 때는 두 예외가 상속 관계가 있으면 안 된다.

다중 catch 예제

package exception.muti;

public class MultiCatchExample {

	public static void main(String[] args) {
		String data1 = "30";
		String data2 = "11";
		
		try {
		// NumberFormatException 발생 가능
		int i = Integer.parseInt(data1);
		int j = Integer.parseInt(data2);
		
		// ArithmeticException 발생 가능
		int result = i / j;
		System.out.println("i / j = " + result);
		
		// NullPointerException 발생 가능
		String str = null;
		str.charAt(0); // 0번째 문자 얻기인데 null
		} catch (NumberFormatException | NullPointerException e) {
			System.err.println("데이터를 숫자만 넣어주세요.");
			System.err.println("혹은 문자를 제대로 만들어주세요.");
		} catch(ArithmeticException e) {
			System.err.println("0으로 나눌 수 없습니다.");
		} catch(Exception e) { // 범용 에러 처리 (대부분의 에러처리)
			System.err.println("알 수 없는 에러가 발생했습니다.");
			System.err.println("복구 중입니다.");
		}

	}

}

throws

try ~catch 구문이 예외가 발생했을 때 직접 해결을 하고자 하는 코드라면 throws는 메서드나 생성자를 호출한 곳으로 예외를 떠넘기는 코드이다.
즉 예외처리를 직접 수행하지 않고 메서드 호출자에게 예외를 던지는 방법이다.
throws 키워드가 붙어있는 메서드는 반드시 try 블록 내부에서 호출되어야 한다. 그리고 catch블록에서 떠넘겨 받은 예외를 처리해야 한다.
main() 메서드에서 throws를 사용하는 것은 예외처리를 JVM에게 넘기겠다는 의미이다. 그러나 JVM은 그 예외를 직접 처리해주지 않고 예외가 발생하면 예외 메시지만 출력하고 프로그램을 종료시킨다.

throws 예제

package exception.throws_;

public class ThrowsExample {

	public static String[] greetings = {"안녕", "싸웠다", "헬로"};
	
	/*
	 * 예외의 원인이 메서드 선언부가 아닌 호출부에 있을 경우
	 * 메모리 영역이 다르므로 예외처리를 메서드 호출지역으로 떠넘겨줘야 한다.
	 * 이를 throws라고 하고, 메서드 혹은 생성자 호출 시 예외처리를 강요할 때 사용한다.
	 */
	
	// throws 오른쪽 종류 예외가 터지면 호출부(이 예제에서는 main)에게 처리를 떠넘기게 된다.
	public static void greet(int idx) throws Exception {
		// 메서드 안에 try~catch문을 사용할 수는 있지만 너무 복잡하고
		// 객체지향적이지 않다.
		// try {
			System.out.println(greetings[idx]);
		// } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
			
		// }
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		// throws가 붙어있는 메서드나 생성자 호출 시에는
		// 해당 메서드를 try 블록 내부에서 호출해야 예외처리를 진행해준다.
		// greet(3); // 3이 없는데 3 호출 
		// throws를 작성하니 greet(3);에 밑줄 발생 -> try~catch문 작성 필요
		
		try {
			greet(3);
		} catch(Exception e) {
			// .printStackTrace()는 예외발생 경로를 추적하는 메시지를 출력한다.
			// 주로 개발 과정에서 예외의 원인을 역추적할 때 유용하다.
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("프로그램 정상 종료");
	}

}

예외가 발생해서 프로그램이 비정상 종료가 된 것이 아닌

위 출력된 예외문구는 .printStackTrace()로 예외발생 경로가 출력된 것이다.

경로 출력 후 프로그램이 정상 종료되었다.