예외처리(exception handling)
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 컴파일에러와 런타임 에러로 나눌 수 있는데, 글자 그대로 컴파일 에러는 컴팡리 할 때 발생하는 에러이고 프로그램의 실행도중에 발생하는 에러를 런타임 에러라고 한다. 이외에도 논리적 에러가 있는데 , 컴파일도 잘되고 실행되 잘되지만 의도한 것과 다르게 동작하는 것을 말한다. 예를 들어, 창고의 재고가 음수가 된다거나, 게임 프로그램에서 비행기가 총알을 맞아도 죽지 않는 경우가 이에 해당된다.
- 컴파일 에러 : 컴파일 시에 발생하는 에러
- 런타임 에러 : 실행 시에 발생하는 에러
- 논리적 에러 : 실행은 되지만, 의도와 다르게 동작하는 것
소스코드를 컴파일 하면 컴파일러가 소스코드(.java)에 대해 오타나 잘못된 구문, 자료형 체크 등의 기본적인 검사를 수행하여 오류가 있는지를 알려준다. 컴파일러가 알려준 에어들을 모두 수정해서 컴파일을 성공적으로 마치고 나면, 클래스 파일(.class)이 생성되고, 생성된 클래스 파일을 실행할 수 있게 되는 것이다.
하지만 컴파일을 에러없이 성공적으로 마쳣다고 해서 프로그램의 실행 시에도 에러가 발생하지 않는 것은 아니다. 컴파일러가 소스코드의 기본적인 사항은 컴파일 시에 모두 걸러줄 수는 있지만, 실행도중 발생할 수 있는 잠재적 오류까지 검사할 수 없기 때문에 컴파일은 잘되었어도 실행 중에 에러에 의해서 잘못된 결과를 얻거나 프로그램이 비정상적으로 종료될 수 있다. 우리는 이미 실행도중에 발생하는 런타임 에러를 여러 번 경험했을 것이다. 예를 들면 프로그램이 실행 중 동작을 멈춘 상태로 오랜시간 지속되거나, 갑자기 프로그램이 실행을 멈추고 종료되는 경우 등이 이에 해당한다.
런타임 에러를 방지하기 위해서는 프로그램의 실행도중 발생할 수 있는 모든 경우의 수를 고려하여 이에 대한 대비를 하는 것이 필요하다. 자바에서는 실행 시(runtime) 발생할 수 있는 프로그램 오류를 에러와 예외 두가지로 구분한다.
에러는 메모리 부족이나 스택오버플로우와 같이 일단 발생하면 복구할 수 없는 심각한 오류이고, 예외는 발생하더라도 수습될 수 있는 비교적인 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 클래스 계층 구조
자바에서는 실행 시 발생할 수 있는 오류(Exception과 Error)를 클래스로 정의하였다. 앞서 배운 것처럼 모든 클래스의 조상은 Object클래스이므로 Exception과 Error 클래스 역시 Object 클래스의 자손들이다.
모든 예외의 최고 조상은 Exception클래스이다.
예외 클래스는 다음과 같이 두 그룹으로 나눠질 수 있다.
- Exception 클래스와 그 자손들
- RuntimeException클래스와 그 자손들
앞으로 RuntimeException 클래스와 그 자손 클래스들을 RuntimeException 클래스들이라 하고, RuntimeException 클래스들을 제외한 나머지 클래스들을 Exception 클래스라 하겠다.
RuntimeException 클래스들은 주로 프로그래머의 실수에 의해서 발생될 수 있는 예외들로 자바의 프로그래밍 요소들과 관계가 깊다. 예를 들면, 배열의 범위를 벗어난다던가(ArrayIndexOutOFBoundsException), 값이 null인 참조변수의 멤버를 호출하려 했다던가(NullPointerException), 클래스간의 형변환을 잘못했다던가(ClassCastException), 정수를 0으로 나누려고(ArithmeticException)하는 경우에 발생한다.
Exception클래슫르은 주로 외부의 영향으로 발생할 수 있는 것들로서, 프로그램의 사용자들의 동작에 의해서 발생하는 경우가 많다. 예를 들면, 존재하지 않는 파일의 이름을 입력했다던가(FileNotFoundException), 실수로 클래스의 이름을 잘못 적었다던가(ClassNotFoundException), 또는 입력한 데이터 형식이 잘못된(DataFormatException) 경우에 발생한다.
- Exception클래스들 : 사용자의 실수와 같은 외적인 요인에 의해 발생하는 예외
- RuntimeException클래스들 : 프로그래머의 실수로 발생하는 예외
예외 처리하기 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.
- 예외 처리의 정의 : 프로그램 실행 시 발생할 수 있는 예외에 대비한 코드를 작성하는 것
- 예외 처리의 목적 : 프로그램의 비정상 종료를 막고, 정상적인 실행 상태를 유지할 수 있도록 하는 것
-에러와 예외는 모두 실행 시(runtime) 발생하는 오류이다.
발생한 예외를 처리하지 못하면 ,프로그램은 비정상적으로 종료되며, 처리되지 못한 예외(uncaught exception)는 JVM의 예외처리기(UncaughtExceptionHandler)가 받아서 에외의 원인을 화면에 출력한다.
예외를 처리하기 위해서는 tre-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){
//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 종류는 일치하는 catch블럭이 없으면 예외는 처리되지 않는다.
- if문과 달리, try블럭이나 catch블럭 내에 포함된 문장이 하나 뿐이어도 괄호{ }를 생략할 수 없다.
public class ExceptionEx1 {
public static void main(String[] args) {
try{
try{ } catch (Exception e){}
}catch (Exception e){
try{} catch(Exception e){} //에러, 변수 e가 중복 선언 되었다
}//try-catch의 끝
try{
}catch(Exception e){
}//try-catch의 끝
} //main의 끝
}위의 예제는 아무일도 하지 않는다. 단순히 try-catch문의 사용 예를 보여 주기 위해서 작성한 코드이다. 이처럼 하나의 메서드 내에 여러 개의 try-catch문이 사용될 수 있으며, try블록 또는 catch블럭에 또 다른 try-catch문이 포함될 수 있다. catch블럭 내의 코드에서도 예외가 발생할 수 있기 때문이다. catch블록의 괄호 내에 선언된 변수는 catch블럭 내에서만 유효하기 때문에, 위의 모든 catch블럭에 참조변수 'e'하나 만을 사용해도 된다.
그러나 catch블럭 내에 또 하나의 try-catch문이 포함된 경우, 같은 이름의 참조변수를 사용해서는 안된다. 각, catch블럭에 선언된 두 참조변수의 영역이 서로 겹치므로 다른 이름을 사용해야만 서로 구별되기 때문이다.
따라서 위의 예제에서 catch블럭 내의 try-catch문에 선언되어 있는 참조변수의 이름을 'e'가 아닌 다른 것으로 바꿔야 한다.
public class ExceptionEx2 {
public static void main(String[] args) {
int number = 100;
int result = 0;
for(int i=0; i< 10; i++){
result = number / (int) (Math.random()*10);
System.out.println(result);
}
}
}위의 예제는 변수 number에 저장되어 있는 값 100을 0~9사이의 임의의 정수로 나눈 결과를 출력하는 일을 10번 반복한다.
random()을 사용했기 때문에 매번 실행할 때마다 결과가 다르지만, 대부분의 경우 10번이 출력되기 이전에 예외가 발생하여 프로그램이 비정상적으로 종료될 것이다.
결과에 나타난 메시지를 보면 예외의 발생원인과 위치를 알 수 있다. 이 메시지를 보면, 0으로 나누려 했기 때문에 ArthmeticException이 발생했고, 발생위치는 ExceptionEx2클래스의 main메서드라는 것을 알 수 있다.
ArithmeticException은 산술연산과정에서 오류가 있을 때 발생하는 예외이며, 정수는 0으로 나누는 것이 금지되어 있기 때문에 발생했다. 하지만 실수를 0으로 나누는 것은 금지되어 있지 않으며 예외가 발생하지 않는다.
이제 어디서 왜 예외가 발생하는지 알았으니, 예외처리구문을 추가해서 실행도중 예외가 발생하더라도 프로그램이 실행 도중에 비정상적으로 종료되지 않도록 수정해보자.
public class ExceptionEx3 {
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");
}
}
}
}위의 예제는 예제 8-2에 단순히 try-catch문을 추가한 것이다. ArithmeticException이 발생했을 경우에는 0을 화면에 출력하다록 했다. 위의 결과에서 보면, 4번째 0이 출력되었는데 그 이유는 for문이 4번째 반복에서 ArithmeticExceptiond이 발생했기 때문이다.
그래서 ArithmeticException에 해당하는 catch블럭을 찾아서 그 catch블럭 내의 문장들을 실행한 다음 try-catch문을 벗어나 for문의 다음 반복을 계속 수행하여 작업을 모두 마치고 정상적으로 종료되었다. 만일 예외처리를 하지 않았다면, 세번째 줄까지만 출력되고 예외가 발생해서 프로그램이 비정상적으로 종료되었을 것이다.
try-catch문에서의 흐름
try-catch문에서, 예외가 발생한 경우와 발생하지 않았을 때의 흐름(문장의 실행순서)이 달라지는데, 아래에 이 두 가지 경우에 따른 문장 실행순서를 정리하였다.
→ try블럭 내에서 예외가 발생한 경우
- 발생한 예외와 일치하는 catch블럭이 있는지 확인하다.
- 일치하는 catch블럭을 찾게되면, 그 catch블럭 내의 문장들을 수행하고 전체 try-catch문을 빠져나가서 그 다음 문장을 계속해서 수행한다. 만일 일치하는 catch블럭을 찾지 못하면, 예외는 처리 되지 못한다.
→try블럭 내에서 예외가 발생하지 않은 경우
- 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 않는다.
}
System.out.println(6);
}
}위의 예제에서는 예외가 발생하지 않았으므로 catch블럭의 문장이 실행되지 않았다. 다음의 예제는 위의 예제를 변경해서 ,try블럭에서 예외가 발생하도록 하였다.
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);
System.out.println(4);
}catch(ArithmeticException ae){
System.out.println(5); //실행되지 않는다.
}
System.out.println(6);
}
}위의 예제의 결과를 보면 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.
try블럭에서 예외가 발생하면, 예외가 발생한 위치 이후에 있는 try블럭의 문장들은 수행되지 않으므로, try블럭에 포함시킬 코드의 범위를 잘 선택해야 한다.
