Java Throwable, Error, Exception

Java의 예외 계층은 Throwable을 최상위로 하여 복구 불가능한 Error와 처리 가능한 Exception으로 나뉘며, Exception은 다시 checked와 unchecked로 구분됩니다.

Java 예외 계층 구조

• Java의 모든 예외와 오류는 Throwable class를 최상위로 하는 계층 구조를 가집니다.
  • Error는 복구 불가능한 시스템 수준의 문제입니다.
  • Exception은 program에서 처리할 수 있는 예외입니다.
  • Throwable을 상속받은 type만 throw keyword로 던질 수 있습니다.

graph TD
    Throwable --> Error
    Throwable --> Exception
    Error --> VirtualMachineError
    Error --> LinkageError
    Exception --> IOException
    Exception --> RuntimeException
    VirtualMachineError --> OutOfMemoryError
    VirtualMachineError --> StackOverflowError
    RuntimeException --> NullPointerException
    RuntimeException --> IllegalArgumentException

Throwable

• Throwable은 모든 예외와 오류의 최상위 class입니다.
  • Error와 Exception의 공통 부모 class입니다.
  • 직접 사용하기보다는 하위 class를 통해 예외를 처리합니다.
  • JVM이나 throw keyword로 던질 수 있는 유일한 type 계열입니다.

주요 Method

• Throwable은 예외 정보를 제공하는 공통 method를 정의합니다.

Error

• Error는 application이 복구할 수 없는 심각한 문제를 나타냅니다.
  • runtime에 발생하며 예측이 불가능합니다.
  • JVM 수준의 문제로 code 수정 없이는 해결할 수 없습니다.
  • 예외 처리 대신 application이 종료되도록 두는 것이 일반적입니다.

주요 Error Type

• VirtualMachineError는 JVM 동작에 치명적인 문제가 발생했을 때 던져집니다.

• LinkageError는 class loading 과정에서 문제가 발생했을 때 던져집니다.

Error 대응 방법

• Error는 예외 처리보다 근본적인 해결이 필요합니다.
  • OutOfMemoryError : memory 사용량을 줄이거나 JVM heap 크기를 조정합니다.
  • StackOverflowError : 무한 재귀를 수정하거나 반복문으로 변경합니다.
  • NoClassDefFoundError : classpath와 dependency를 확인합니다.

Exception

• Exception은 program에서 처리할 수 있는 예외를 나타냅니다.
  • Error와 달리 적절한 처리를 통해 program을 계속 실행할 수 있습니다.
  • checked exception과 unchecked exception으로 구분됩니다.

Checked Exception과 Unchecked Exception

• Java의 Exception은 처리 강제 여부에 따라 두 종류로 나뉩니다.

주요 Checked Exception

• checked exception은 compile time에 처리를 강제합니다.

주요 Unchecked Exception

• unchecked exception은 runtime에 발생하며 처리를 강제하지 않습니다.

Exception 처리 전략

• 예외 처리에는 세 가지 주요 전략이 있습니다.
  • 예외 복구 : 문제를 해결하고 정상 흐름으로 복귀합니다.
  • 예외 회피 : 호출자에게 예외 처리를 위임합니다.
  • 예외 전환 : 더 명확한 예외로 변환하여 던집니다.

예외 복구

• 예외 상황을 파악하고 정상 상태로 복구하는 방법입니다.
  • 재시도 logic을 통해 일시적인 오류를 극복합니다.
  • 최대 재시도 횟수를 초과하면 예외를 발생시킵니다.

public Object fetchWithRetry() {
    int maxRetry = 3;

    while (maxRetry > 0) {
        try {
            return externalService.fetch();
        } catch (TemporaryException e) {
            maxRetry--;
            sleep(1000);
        }
    }

    throw new RetryFailedException("재시도 횟수 초과");
}

예외 회피

• 예외 처리를 직접 수행하지 않고 호출자에게 위임하는 방법입니다.
  • method signature에 throws를 선언하여 예외를 전파합니다.
  • 긴밀한 역할 분담이 있는 경우에만 사용해야 합니다.

public void processFile(String path) throws IOException {
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(path));
    // file 처리 logic
}

• 예외를 log로 기록한 후 다시 던지는 pattern도 있습니다.

public void processFile(String path) throws IOException {
    try {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(path));
        // file 처리 logic
    } catch (IOException e) {
        logger.error("file 처리 실패 : {}", path, e);
        throw e;
    }
}

예외 전환

• 발생한 예외를 더 명확한 의미의 예외로 변환하여 던지는 방법입니다.
  • 저수준 예외를 domain에 맞는 고수준 예외로 변환합니다.
  • 여러 예외를 하나의 포괄적인 예외로 wrapping합니다.

public void createUser(User user) throws DuplicateUserException {
    try {
        userRepository.save(user);
    } catch (SQLException e) {
        if (e.getErrorCode() == DUPLICATE_KEY_ERROR) {
            throw new DuplicateUserException("이미 존재하는 사용자", e);
        }
        throw new DataAccessException("database 오류", e);
    }
}

예외 처리 권장 사항

• 예외를 효과적으로 처리하기 위한 권장 pattern입니다.

구체적인 예외 사용

• Exception보다 구체적인 예외 type을 사용합니다.
  • 문제의 원인을 명확히 전달합니다.
  • 호출자가 적절한 처리를 할 수 있도록 합니다.

// 권장하지 않음
throw new Exception("오류 발생");

// 권장
throw new IllegalArgumentException("사용자 ID는 null일 수 없습니다");

예외 원인 보존

• 예외를 전환할 때 원인 예외를 함께 전달합니다.
  • 생성자의 cause parameter를 활용합니다.
  • debugging 시 원래 stack trace를 확인할 수 있습니다.

catch (SQLException e) {
    throw new DataAccessException("database 연결 실패", e);  // 원인 포함
}

예외 무시 금지

• catch block에서 예외를 무시하지 않습니다.
  • 최소한 log를 기록해야 합니다.
  • 빈 catch block은 문제 진단을 어렵게 합니다.

// 잘못된 예
catch (Exception e) {
    // 아무것도 하지 않음
}

// 올바른 예
catch (Exception e) {
    logger.warn("예외 발생, 무시함", e);
}

Reference

• https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/exceptions/
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Throwable.html