Java

자바 에러(Error)와 예외처리(Exception)

/ 6 min read /
0 views

프로그램에서 오류가 발생하면 시스템 레벨에서 문제를 일으켜 원치 않는 버그를 유발하거나, 심각한 경우 프로그램을 강제로 종료시키기도 한다. 이러한 오류의 원인은 다양하며, 내부적으로 프로그램 설계 로직의 허점에서 비롯될 수 있고, 외부적으로는 프로그램 자체가 아닌 하드웨어 문제로 인해 발생할 수도 있다.

이 글에서는 자바 이것들을 어떻게 처리하는 알아본다.

프로그래밍의 오류 종류

프로그래밍을 하다 보면 단순한 오타부터 해서 파일이 존재하지 않는 문제, 또는 메모리 누수와 같은 오류까지 다양한 종류의 오류를 경험하게 된다. 이러한 오류는 발생 시점에 따라 크게 세 가지로 구분할 수 있다.

  • 논리적 에러(Logical Error): 코드가 실행은 되지만, 의도한 대로 동작하지 않는 오류로, 프로그램이 예상과 다른 결과를 반환할 때 발생한다.
  • 컴파일 에러(Compile-time Error): 코드가 컴파일될 때 발생하는 오류로, 주로 문법 오류나 잘못된 타입 사용 등이 원인이다.
  • 런타임 에러(Runtime Error): 프로그램이 실행되는 도중 발생하는 오류로, 주로 NullPointerException이나 ArrayIndexOutOfBoundsException과 같은 예외가 이에 해당한다.

논리적 에러

논리적 에러(Logical Error)는 흔히 버그로 알려져 있으며, 프로그램이 정상적으로 실행되고 있는 것처럼 보여도 예상한 결과가 나오지 않음으로써 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 오류는 사용자가 의도한 작업이 제대로 수행되지 않게 하여 서비스 이용에 지장이 될 수 있다.

논리적 오류는 프로그램 입장에서는 아무런 문제 없이 실행되기 때문에 에러 메시지를 출력하지 않는다. 따라서 개발자가 직접 프로그램의 전반적인 로직과 알고리즘을 검토해야 한다.

컴파일 에러

컴파일 에러(Compilation Error)는 프로그램을 컴파일하는 과정에서 발생하는 오류로, 대표적인 원인으로는 문법 오류(syntax error)가 있다.

컴파일에러는 IDE(Integrated Development Environment)에서 일정 주기로 소스를 자동으로 컴파일하여 오류를 미리 표시함으로써 즉시 알려주는 경우가 많아, 비교적 해결하기 쉬운 오류다. 컴파일에 성공하지 않으면 프로그램이 생성되지 않아 실행 자체가 불가능하므로, 개발자는 컴파일러가 표시하는 오류를 수정하여 해결하면 된다.

런타임 에러

런타임 에러(Runtime Error)는 컴파일 과정에서 문제없이 통과해 프로그램이 실행되더라도 실행 중에 발생하는 오류로, 프로그램이 비정상적으로 종료되거나 예상치 못한 결과를 초래할 수 있으며, 메모리 부족같은 외부요인으로 인해 발생하기도 한다.

이것이 이 글에서 중점으로 생각해보는 내용이다. 이러한 런타임 에러는 주로 설계 미숙에서 기인하며, 발생 시 역추적하여 원인을 파악해야 한다. 이를 방지하기 위해서는 다양한 예외 상황을 미리 고려하고 대비해야 한다.

오류와 예외

자바에서는 실행 시(Runtime) 발생할 수 있는 문제를 에러(Error)와 예외(Exception)로 구분한다.

Error Exception

에러는 메모리 부족(OutOfMemoryError)이나 스택 오버플로우(StackOverflowError)처럼, 프로그램 코드로 해결할 수 없는 심각한 오류다. 에러는 예측이 어려우며 발생 시 복구가 거의 불가능하다. 시스템이나 JVM 레벨에서 발생하는 경우가 개발자가 대처하기도 힘들다.

예외는 잘못된 로직, 잘못된 입력값, 예상 외의 입력 패턴 등으로 인해 발생하는 오류다. 그래서 예외는 에러와 달리 발생하더라도 대비 코드를 작성해, 예상치 못한 상황에서도 프로그램이 비정상적으로 종료 혹은 동작이 수행되지 않도록 방지할 수 있다. 이러한 예외에 대한 대비 코드가 예외 처리 문법인 try-catch다.

자바의 예외 클래스

예외 클래스의 계층구조

자바는 프로그램 실행 중 예외가 발생하면 해당 예외에 맞는 객체를 생성하고, 예외처리 코드에서 이 객체를 이용해 오류를 파악하고 해결할 수 있게 도와준다. 자바에서는 오류를 Error와 Exception라는 클래스로 계층적으로 구조를 나누어 관리한다.

Throwable Hierarchy

Error 클래스는 주로 시스템 레벨의 심각한 오류를 나타내며, 개발자가 해결할 수 없는 외부적인 문제로 간주된다. 반면, Exception 클래스는 애플리케이션 레벨에서 발생하는 오류를 관리하기 때문에, 우리가 주로 다루어야 할 대상이다.

Throwable 클래스는 최상위 클래스인 Object를 상속받는다. 예외와 오류 메시지를 담는 역할을 하며, 대표적으로 getMessage()와 printStackTrace() 메서드를 제공하여 예외의 원인과 발생 위치를 추적할 수 있게 한다.

자바에서 다루는 모든 예외는 Exception 클래스로 처리하는데 컴파일 시점에서 체크되는 Checked Exception과 런타임에 발생하는 RuntimeException으로 나누어 관리한다.

Exception Hierarchy

컴파일 타임 예외 클래스

Checked Exception은 프로그램 외부 요인으로 인해 발생하는 예외로, 컴파일러가 예외처리를 강제한다.

  • FileNotFoundException: 파일을 찾을 수 없을 때 발생한다.
  • ClassNotFoundException: 클래스가 로드되지 않았을 때 발생한다.
  • IOException: 입출력 작업 중 문제가 발생할 때 발생한다.
  • SQLException: 데이터베이스 접근 오류 발생 시 발생한다.

런타임 예외 클래스

반면, RuntimeException은 개발자의 실수로 인해 발생하는 예외로, 주로 코드의 논리적 오류에서 비롯된다. 예외처리를 강제하지 않는다.

  • IndexOutOfBoundsException: 배열이나 리스트의 범위를 벗어났을 때 발생한다.
  • NullPointerException: null인 객체에 접근할 때 발생한다.
  • ArithmeticException: 숫자를 0으로 나누려 할 때 발생한다.
  • ClassCastException: 잘못된 타입 변환 시 발생한다.
  • ArrayIndexOutOfBoundsException: 배열의 범위를 넘어선 인덱스를 참조할 때 발생한다.
  • NumberFormatException: 정수가 아닌 문자열을 정수로 변환할 때 발생한다.

Checked Exception과 Unchecked Exception

Exception은 예외를 처리할지 여부를 강제할지에 따라 Checked Exception과 Unchecked Exception으로 나눈다. 간단히 정리하자면 Checked Exception은 컴파일 단계에서 검출되는 예외이고, Unchecked Exception은 런타임 중에 발생하는 예외를 말한다.

Exception Hierarchy

코드에서 명시적 예외 처리 유무

Checked Exception와 Unchecked Exception의 차이점은 명시적 예외 처리의 의무 여부이다. Checked Exception은 컴파일 단계에서 체크하기 때문에 예외처리를 하지 않았다면 컴파일이 진행되지 않는다. 따라서 Checked Exception을 발생시킬 가능성이 있는 메서드라면 반드시 try-catch로 감싸거나 throws로 예외를 처리해야 한다.

// try - catch로 예외 처리
public static void fileOpen() {
    try {
        FileWriter file = new FileWriter("data.txt");
        file.write("Hello World");
        file.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
// throws로 예외 처리
public static void fileOpen() throws IOException {
    FileWriter file = new FileWriter("data.txt");
    file.write("Hello World");
    file.close();
}

반면, Unchecked Exception는 개발자가 충분히 예방할 수 있는 경우로 명시적인 예외처리가 강제되지 않는다. 즉, 런타임 시 예외가 발생하더라도, 개발자가 사전에 주의를 기울여 방지할 수 있기 때문에 자바 컴파일러는 예외처리를 필수로 요구하지 않는다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            String s = null;
            s.length(); // NullPointerException 발생 (Unchecked Exception이므로 예외 처리 의무 없음)
        }
    }
}

위 코드는 NullPointerException을 발생시키지만, Unchecked Exception이기 때문에 try-catch로 감싸지 않아도 컴파일 시 오류가 발생하지 않는다. 프로그램은 예외가 발생해도 오류 로그만 쌓일 뿐, 프로그램 전체가 즉각 종료되는 상황을 초래하지 않는다.

Checked Exception를 Unchecked Exception로 변환하기

Checked Exception은 반드시 try-catch로 감싸거나 throws로 처리해야 하지만, 모든 코드에서 예외 처리를 강제하는 것은 번거롭고 가독성을 해칠 수 있다. 이때 Chained Exception 기법을 사용해 Checked Exception을 Unchecked Exception으로 변환하면, 예외 처리를 선택적으로 할 수 있다.

예를 들어, IOException 같은 Checked Exception을 RuntimeException으로 감싸면 Unchecked Exception으로 전환되어 컴파일러가 예외 처리를 강제하지 않는다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        install();
    }

    public static void install() {
        throw new RuntimeException(new IOException("설치할 공간이 부족합니다."));
    }
}
Loading Comments...