[Spring] 스프링 DB 1편 5) 자바 예외 이해

스프링 DB 1편 데이터 접근 핵심 원리

Session 5 자바 예외 이해

1. 예외 계층

1) 예외 계층

스프링이 제공하는 예외 추상화를 이해하기 위해 자바 기본 예외에 대한 이해 필요

• Object : 예외도 객체이다. 모든 객체의 최상위 부모는 Object 이므로 예외의 최상위 부모도 Object
• Throwable : 최상위 예외이다. 하위에 Exception과 Error가 있다.
• Error : 메모리 부족이나 심각한 시스템 오류와 같이 애플리케이션에서 복구 불가능한 시스템 예외이다. 애플리케이션 개발자는 이 예외를 잡으려고 해서는 안된다.
  • 상위 예외를 catch로 잡으면 그 하위 예외까지 함께 잡는다. 따라서 애플리케이션 로직에서는 Throwable 예외도 잡으면 안 되는데,, 앞서 이야기한 Error 예외도 함께 잡을 수 있기 때문이다. 애플리케이션 로직은 이런 이유로 Exception부터 필요한 예외로 생각하고 잡으면 된다.
  • 참고로 Error도 언체크 예외이다.
• Exception : 체크 예외
  • 애플리케이션 로직에서 사용할 수 있는 실질적인 최상위 예외이다.
  • Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 단 RuntimeException은 예외로 한다.
• RuntimeException : 언체크 예외, 런타임 예외 컴파일러가 체크하지 않는 언체크 예외이다.
  • RuntimeException과 그 자식 예외는 모두 언체크 예외이다.
  • RuntimeException의 이름을 따라서 RuntimeException과 그 하위 언체크 예외를 런타임 예외라고 많이 부른다. 여기서도 앞으로는 런타임 예외로 종종 부르겠다.

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2. 예외 기본 규칙

1) 예외 기본 규칙

① 예외는 잡아서 처리하거나 던져야 한다.

② 예외를 잡거나 던질 때 지정한 예외뿐만 아니라 그 예외 자식들도 함께 처리된다.

5번에서 예외를 처리하면 이후에는 애플리케이션 로직이 정상 흐름으로 동작

예외를 처리하지 못하면 호출한 곳으로 예외를 계속 던지게 된다.

▶ 예외를 처리하지 못하고 계속 던지면?

자바 main{} 쓰레드의 경우 예외 로드를 출력하면서 시스템 종료

웹 애플리케이션의 경우 여러 사용자가 사용하기 때문에 시스템이 종료되면 안 된다. WAS가 해당 예외를 받아서 처리하는데 주로 사용자에게 개발자가 지정한 오류 페이지를 보여준다.

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3. 체크 예외 기본 이해 

1) 체크 예외

Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 예외(RuntimeException은 예외)

체크 예외는 잡아서 처리하거나 또는 밖을 던지도록 선언하지 않으면 컴파일 오류 발생

 

2) Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다

/**
 * Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.
 */
static class MyCheckedException extends Exception {
    public MyCheckedException(String message) {
        super(message);
    }
}

Exception을 상속받은 예외는 체크 예외가 된다.

참고로 RuntimeException을 상속받으면 언체크 예외가 된다. 

예외가 제공하는 여러 가지 기본 기능 중 오류 메시지를 보관하는 기능이 있다. 예제에서는 생성자 통해서 해당 기능을 사용

 

3) 예외를 잡아서 처리

/**
 * 예외를 잡아서 처리하는 코드
 */
public void callCatch() {
    try {
        repository.call();
    } catch (MyCheckedException e) {
        // 예외 처리 로직
        log.info("예외처리, message={}", e.getMessage(), e);
    }
}

callCatch()에서 예외를 처리했기 때문에 테스트 메서드까지 예외가 올라오지 않음

catch에 예외를 지정하면 해당 예외와 그 하위 타입 예외를 모두 잡아준다.

 

4) 예외를 밖으로 던지기

/**
 * 체크 예외를 밖으로 던지는 코드
 * 체크 예외는 예외를 잡지 않고 밖으로 던지려면 throws 예외를 메서드에 필수로 선언해야한다.
 * @throws MyCheckedException
 */
public void callThrow() throws MyCheckedException {
    repository.call();
}

예외를 처리하지 않고 던졌기 때문에 예외가 테스트 메서드까지 올라온다.

throws에 지정한 타입과 그 하위 타입 예외를 밖으로 던진다.

throws를 지정하지 않으면 컴파일 오류 발생, 밖으로 던진다는 선언 필수

 

5) 체크 예외 장단점

체크 예외는 예외를 잡아서 처리할 수 없을 때 예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 필수로 선언해야 한다.

장점 : 개발자가 실수로 예외를 누락하지 않도록 컴파일러를 통해 잡아주는 안전장치

단점 : 모든 체크 예외를 반드시 잡거나 던지도록 처리해야 하기 때문에 번거롭다

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4. 언체크 예외 기본 이해 

1) 언체크 예외

RuntimeException과 그 하위 예외는 언체크 예외로 분류

언체크 예외는 컴파일러가 예외를 체크하지 않는다

예외를 던지는 throws를 선언하지 않고 생략 가능, 이 경우 자동으로 예외를 던진다.

 

2) 체크 예외 vs 언체크 예외 

체크 예외 : 예외를 잡아서 처리하지 않으면 항상 throws에 선언 필수

언체크 예외 : 예외를 잡아서 처리하지 않아도 throws 생략 가능 자동으로 예외를 던져줌

 

3) 예외처리와 밖으로 던지기

/**
 * 필요한 경우 예외를 잡아서 처리
 */
public void callCatch(){
    try {
        repository.call();
    } catch (MyUncheckedException e) {
        // 예외 처리 로직
        log.info("예외처리, message={}", e.getMessage(), e);
    }
}

/**
 * 예외를 잡지 않아도 된다. 자연스럽게 상위로 넘어감
 * 체크 예외와 다르게 throws 예외 선언을 하지 않아도 된다.
 */
public void callThrow() {
    repository.call();
}

언체크 예외도 필요한 경우 catch로 잡아서 처리 가능

예외를 밖으로 던지는 경우 throws 예외 선언해도 되지만 생략해도 컴파일 오류 발생하지 않는다.

주로 생략하지만 중요한 예외의 경우 선언해 두면 해당 코드를 호출하는 개발자가 좀 더 편하게 인지 가능

 

4) 언체크 예외의 장단점 

예외를 잡아서 처리할 수 없을 때 예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 생략할 수 있다

장점 : 신경 쓰고 싶지 않은 언체크 예외를 무시 가능

단점 : 개발자가 실수로 예외를 누락할 수 있다

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5. 체크 예외 활용 

1) 기본 원칙

기본적으로 언체크(런타임) 예외 사용

체크 예외는 비즈니스 로직상 의도적으로 던지는 예외만 사용

→ 해당 예외를 반드시 잡아서 처리해야 하는 문제일 때만 사용 : 계좌 이체 실패 예외, 결제 시 포인트 부족, 로그인 ID, PW 불일치 등

→ 100% 체크 예외로 만들어야 하는 건 아니다. 매우 심각한 문제는 개발자가 실수로 예외를 놓치면 안 된다고 판단되는 경우에 사용

2) 체크 예외의 문제점

컴파일러가 예외 누락을 체크해 주기 때문에 개발자가 예외를 누락하는 것을 막을 수 있다.

항상 명시적으로 예외를 잡아서 처리하거나 처리가 불가능할 땐 예외를 던지도록 선언해야 한다.

그럼 체크 예외를 기본으로 사용하는 것이 왜 문제?

1. 리포지토리는 DB에 접근해서 데이터를 저장하고 관리 여기서 SQLException 체크 예외를 던진다.

2. 네트워크 클라이언트는 외부 네트워크에 접속해서 어떤 기능을 처리하는 객체 여기서는 ConnectException 체크 예외를 던진다.

3. 서비스는 리포지토리와 네트워크 클라이언트 둘 다 호출 → 두 곳에서 올라오는 SQLException, ConnectException을 처리해야 함

데이터베이스에서 발생하는 문제처럼 심각한 문제들은 대부분 애플리케이션 로직에서 처리할 방법이 없다.

4. 서비스는 두 예외를 처리할 수 없으므로 둘 다 밖으로 던진다 → throws 예외 선언 필요

5. 컨트롤러도 두 예외를 처리할 방법이 없어 밖으로 던진다 →throws 예외 선언 필요

6. 웹 애플리케이션이라면 서블릿의 오류 페이지나, 스프링 mvc가 제공하는 ControllerAdvice에서 예외 처리

→ 이런 예외는 보통 사용자에서 자세히 설명하기 어려워 '서비스에 문제가 있습니다'라는 일반적인 메시지를 보여줌 

→ API라면 HTTP 500(내부 서버 오류) 상태코드를 사용해 응답

→ 이렇게 해결이 불가능한 공통 예외는 별도의 오류 로그를 남긴다.

 

3) CheckedAppTest

- 서비스, 컨트롤러

체크 예외를 처리하지 못함 던지기 위해 throws SQLException, ConnectException 선언

 

4) 2가지 문제점

① 복구 불가능한 예외

대부분의 예외는 복구 불가능, 일부 복구가 가능한 예외도 있지만 아주 적다

대부분의 서비스나 컨트롤러는 이런 문제를 해결할 수 없다. 따라서 일관성 있게 공통으로 처리 필요

오류 로그를 남기고 개발자가 해당 오류를 빠르게 인지하는 것이 필요

서블릿 필터, 스프링 인터셉터, 스프링의 ControllerAdvice를 사용하면 공통으로 해결 가능

② 의존 관계에 대한 문제

서비스와 컨트롤러 입자에서 본인이 처리할 수 없어도 throws를 통해 던지는 예외를 선언해야 한다.

향후 리포지토리 기술을 변경하게 되면 예외가 SQLException에서 JPAException으로 변경된다. SQLException에 의존하던 서비스와 컨트롤러 모두 코드 변경이 필요하다. 체크 예외에서는 OCP, DI를 통해 클라이언트 코드의 변경 없이 대상 구현체를 변경할 수 있는 장점이 없어진다.

 

5) 정리

처리할 수 있는 체크 예외라면 서비스, 컨트롤러에서 처리하지만 데이터베이스나 네트워크 통신처럼 시스템 레벨에서 올라온 예외들은 대부분 복구 불가 그리고 실무에서 발생하는 대부분의 예외는 이런 시스템 예외들이다.

이런 경우 체크 예외를 사용하면 복구 불가능한 예외를 각 클래스에서 모두 알고 있어야 하고 불필요한 의존관계 문제가 발생한다.

최상위 타입인 Exception을 던지게 되면 다른 체크 예외를 체크할 수 없어 중요한 체크 예외를 놓치게 된다. 꼭 필요한 경우가 아니라면 Exception 자체를 밖으로 던지는 것은 좋지 않은 방법이다.

 

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6. 언체크 예외 활용 

1) 런타임 예외 사용

2) 예외 전환

static class Repository {
    public void call() {
        try {
            runSQL();
        } catch (SQLException e) {
            throw new RuntimeSQLException(e);
        }
    }

    public void runSQL() throws SQLException {
        throw new SQLException("ex");
    }
}

리포지토리에서 체크 예외인 SQLException이 발생하면 런타임 예외로 전환해서 예외를 던진다.

참고로 기존 예외를 포함해 줘야 예외 출력 시 스택 트레이스에서 기존 예외도 확인 가능

네트워크 클라이언트는 기존 체크 예외를 런타임 예외로 전환

 

3) 체크 예외 2가지 문제점 해결

① 복구 불가능한 예외

시스템에서 발생한 예외는 대부분 복구 불가능 예외

런타임 예외를 사용하면 서비스나 컨트롤러가 이런 복구 불가능한 예외를 신경 쓰지 않아도 된다.

물론 예외는 서비스나 컨트롤러가 아닌 공통으로 처리하는 곳에서 처리해야 한다.

② 의존 관계에 대한 문제

런타임 예외는 해당 객체가 처리할 수 없는 예외는 무시

체크 예외처럼 예외를 강제로 의존하지 않는다.

→ 런타임 예외 throws 예외 선언이 필요하지 않음, 컨트롤러나 서비스에 의존 관계가 방생하지 않는다.

런타임 예외를 사용하면 중간에 구현 기술이 변경되어도 컨트롤러, 서비스에서 코드 변경이 필요 없다.

예외를 공통으로 처리하는 곳에서 예외에 따른 다른 처리가 필요한 경우 공통 처리하는 곳만 코드를 변경하면 되기 때문에 변경 영향 범위는 최소화

 

4) 정리

자바 설계 당시 체크 예외를 더 선호했으나 현재는 복구 불가능 예외가 많아지고 라이브러리를 사용하면서 처리해야 할 예외가 많아졌다.

체크 예외를 사용한다면 잡을 건 잡고 던질 예외는 명확하게 선언해야 하기 때문에 극단적인 throws Exception 같은 코드를 사용해서는 안된다.

이런 문제점으로 최근 라이브러리들은 대부분 런타임 예외를 기본으로 제공하고 처리할 수 있는 예외는 처리하고 그렇지 않으면 자연스럽게 던져 예외를 공통으로 처리하는 부분에서 처리를 도맡아 한다.

런타임예외도 놓칠 수 있기 때문에 문서화 중요!

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7. 예외 포함과 스택 트레이스

1) 스택 트레이스

@Test
void printEx() {
    Controller controller = new Controller();
    try {
        controller.request();
    } catch (Exception e) {
//            e.printStackTrace(); // 로그 사용
        log.info("ex", e);
    }

}

로그를 출력할 때 마지막 파라미터에 예외를 넣어주면 로그에 스택 트레이스를 출력할 수 있다.

 

2) 기존 예외 포함 스택 트레이스

public void call() {
    try {
        runSQL();
    } catch (SQLException e) {
        throw new RuntimeSQLException(e);
    }
}

기존 예외(SQLException)를 포함해 런타임 예외(RuntimeSQLException)를 반환

기존 예외를 포함하지 않으면 SQLException과 스택 트레이스를 확인할 수 없다. 변환한 런타임 예외만 확인할 수 있다. 

예외를 전환할 때는 꼭 기존 예외를 포함!!