[SpringDB1] 자바 예외 이해

공부 내용을 정리하고 앞으로의 학습에 이해를 돕기 위해 작성합니다.

 

스프링이 제공하는 예외 추상화를 이해하려면 먼저 자바 예외의 기본을 알아야 한다. 예외 계층과 기본 규칙을 짚고, 체크 예외와 언체크 예외의 차이가 무엇인지, 그리고 실무에서 둘 중 무엇을 언제 써야 하는지까지 정리한다. 결론부터 말하면 기본은 언체크(런타임) 예외를 쓰고, 체크 예외는 비즈니스 로직상 반드시 처리해야 하는 예외에만 쓴다.

예외 계층

예외도 하나의 객체다. 모든 예외의 최상위 부모는 Object 이고, 그 아래 예외 전용 최상위인 Throwable 이 있다. 그리고 Throwable 아래가 크게 둘로 갈린다.

                    Object
                      │
                  Throwable
                 ╱          ╲
         Exception            Error
        (체크 예외)      (시스템 오류, 언체크)
       ╱     │      ╲             │
SQLException IOException │    OutOfMemoryError
                        │
               RuntimeException
               (언체크 = 런타임 예외)
              ╱                ╲
 NullPointerException   IllegalArgumentException

• Error 는 메모리 부족이나 심각한 시스템 오류처럼 애플리케이션이 복구할 수 없는 예외다. 개발자가 잡으려고 해서는 안 된다.
• Exception 은 애플리케이션 로직에서 사용할 수 있는 실질적인 최상위 예외다. Exception 과 그 하위는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외인데, 단 RuntimeException 은 예외다.
• RuntimeException 과 그 하위는 컴파일러가 체크하지 않는 언체크 예외이며, 이름을 따서 런타임 예외라고도 부른다.

여기서 주의할 점이 있다. 상위 예외를 catch 로 잡으면 그 하위 예외까지 함께 잡힌다. 그래서 애플리케이션 로직에서 Throwable 을 잡으면 안 되는데, 복구 불가능한 Error 까지 함께 잡을 수 있기 때문이다. 애플리케이션 로직은 Exception 부터 필요한 예외로 생각하고 잡으면 된다.

예외 기본 규칙

예외는 폭탄 돌리기와 같다. 잡아서 처리하거나, 처리할 수 없으면 밖으로 던져야 한다.

[예외 처리]
Controller ←──── Service ←──── Repository
              (예외 처리)   (예외 발생)
        여기서 처리하면 이후는 정상 흐름

[예외 던짐]
Controller ←──── Service ←──── Repository
 (예외 던짐)   (예외 던짐)   (예외 발생)
        처리 못 하면 호출한 곳으로 계속 던져진다

기본 규칙은 두 가지다.

1. 예외는 잡아서 처리하거나 던져야 한다.
2. 예외를 잡거나 던질 때, 지정한 예외뿐만 아니라 그 자식들도 함께 처리된다. Exception 을 catch 로 잡으면 하위 예외가 모두 잡히고, throws 로 던지면 하위 예외가 모두 던져진다.

예외를 처리하지 못하고 계속 던지면 어떻게 될까. 자바 main() 쓰레드는 예외 로그를 출력하며 시스템이 종료된다. 반면 웹 애플리케이션은 여러 사용자의 요청을 처리하기 때문에 예외 하나로 시스템이 종료되면 안 된다. 그래서 WAS가 해당 예외를 받아, 주로 사용자에게 지정된 오류 페이지를 보여준다.

체크 예외

Exception 을 상속받으면 체크 예외가 된다. 체크 예외는 잡아서 처리하거나, 밖으로 던지도록 throws 로 선언해야 한다. 둘 다 하지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

static class MyCheckedException extends Exception {
    public MyCheckedException(String message) {
        super(message);
    }
}

// 1) 잡아서 처리
public void callCatch() {
    try {
        repository.call();
    } catch (MyCheckedException e) {
        log.info("예외 처리, message={}", e.getMessage(), e);
    }
}

// 2) 밖으로 던짐 - throws 필수 선언
public void callThrow() throws MyCheckedException {
    repository.call();
}

catch 에 상위 타입인 Exception 을 적어도 하위인 MyCheckedException 이 잡힌다. throws 도 마찬가지로 상위 타입을 적으면 하위 예외가 함께 던져진다. 참고로 로그를 남길 때 마지막 인수로 예외 객체를 넘기면(log.info("...", e)) 해당 예외의 스택 트레이스가 함께 출력된다.

 

체크 예외는 장점과 단점이 동시에 있다. 장점은 개발자가 실수로 예외를 누락하지 않도록 컴파일러가 잡아주는 안전장치라는 점이다. 단점은 모든 체크 예외를 반드시 잡거나 던지도록 처리해야 해서 번거롭다는 점이다. 크게 신경 쓰고 싶지 않은 예외까지 전부 챙겨야 한다.

언체크 예외

RuntimeException 을 상속받으면 언체크 예외가 된다. 언체크 예외는 체크 예외와 기본적으로 동일하지만, 예외를 던지는 throws 선언을 생략할 수 있다는 점이 다르다. 생략하면 자동으로 예외가 밖으로 던져진다.

static class MyUncheckedException extends RuntimeException {
    public MyUncheckedException(String message) {
        super(message);
    }
}

// throws 선언 없이도 자연스럽게 상위로 던져진다
public void callThrow() {
    repository.call();
}

언체크 예외도 필요하면 catch 로 잡아서 처리할 수 있고, throws 로 선언할 수도 있다. 선언은 생략해도 되지만, 중요한 예외라면 선언해두는 편이 낫다. 그러면 해당 코드를 호출하는 개발자가 IDE를 통해 이런 예외가 발생한다는 점을 인지할 수 있다. 다만 컴파일 시점에 강제되는 것은 아니고, IDE로 인지하는 정도다.

 

언체크 예외의 장점은 신경 쓰고 싶지 않은 예외를 무시할 수 있고, 그 예외의 의존관계를 참조하지 않아도 된다는 점이다. 단점은 개발자가 실수로 예외를 누락할 수 있다는 점이다. 결국 체크 예외와 언체크 예외의 핵심 차이는, 처리할 수 없는 예외를 밖으로 던질 때 throws 선언을 필수로 해야 하는가 생략할 수 있는가에 있다.

언제 무엇을 쓸까

그렇다면 언제 체크 예외를 쓰고 언제 언체크 예외를 써야 할까. 기본 원칙은 두 가지다. 기본적으로 언체크(런타임) 예외를 사용하고, 체크 예외는 비즈니스 로직상 의도적으로 던지는 예외에만 사용한다.

 

체크 예외는 해당 예외를 잡아서 반드시 처리해야 하는 문제일 때만 쓴다. 예를 들어 계좌 이체 실패, 결제 시 포인트 부족, 로그인 ID·PW 불일치 같은 경우다. 계좌 이체 실패처럼 매우 심각해서 개발자가 실수로 놓치면 안 되는 문제는, 체크 예외로 만들어 두면 컴파일러가 놓친 예외를 인지시켜 준다. 물론 이런 경우에도 100% 체크 예외로 만들어야 하는 것은 아니다.

체크 예외의 문제점

체크 예외가 런타임 예외보다 안전해 보이는데, 왜 기본으로 쓰면 문제가 될까. 리포지토리는 SQLException 을, 외부 통신을 담당하는 NetworkClient 는 ConnectException 을 던진다고 해보자.

class Controller {
    public void request() throws SQLException, ConnectException {
        service.logic();
    }
}
class Service {
    public void logic() throws SQLException, ConnectException {
        repository.call();      // SQLException
        networkClient.call();   // ConnectException
    }
}

여기서 크게 두 가지 문제가 드러난다.

 

첫째, 복구 불가능한 예외다. 대부분의 예외는 복구가 불가능하다. SQLException 은 SQL 문법 오류일 수도 있고, 데이터베이스 서버가 다운됐을 수도 있다. 이런 문제는 서비스나 컨트롤러가 해결할 수 없다. 따라서 일관성 있게 공통으로 처리해야 한다. 오류 로그를 남기고 개발자가 빠르게 인지하도록, 서블릿 필터나 스프링 인터셉터, ControllerAdvice 로 공통 처리하는 것이 좋다. 사용자에게는 "서비스에 문제가 있습니다" 정도의 일반적인 메시지를 보여준다. 데이터베이스 오류 내용을 그대로 노출하면 사용자가 이해할 수도 없고 보안에도 문제가 된다.

 

둘째, 의존관계 문제다. 이게 더 심각하다. 서비스와 컨트롤러는 예외를 처리할 수 없는데도, 체크 예외이기 때문에 어쩔 수 없이 throws 로 선언해야 한다. 그 순간 서비스와 컨트롤러가 java.sql.SQLException 에 의존하게 된다. 만약 나중에 리포지토리를 JDBC에서 JPA로 바꿔서 예외가 JPAException 으로 바뀌면, SQLException 에 의존하던 모든 서비스와 컨트롤러 코드를 함께 고쳐야 한다. OCP와 DI로 구현체를 자유롭게 바꿀 수 있다는 장점이, 체크 예외 때문에 발목을 잡히는 것이다.

 

그렇다고 throws Exception 으로 최상위 예외를 던지면 어떨까. 코드는 깔끔해 보이지만, Exception 은 최상위 타입이라 모든 체크 예외를 다 밖으로 던지게 된다. 중요한 체크 예외가 중간에 발생해도 컴파일러가 문법에 맞다고 판단해 잡아주지 못한다. 결국 체크 예외를 의도한 대로 쓰는 것이 아니므로, 꼭 필요한 경우가 아니면 throws Exception 은 좋지 않다.

언체크 예외로 전환

이 문제는 체크 예외를 런타임 예외로 바꾸면 해결된다.

class Repository {
    public void call() {
        try {
            runSQL();
        } catch (SQLException e) {
            throw new RuntimeSQLException(e);   // 기존 예외(e) 포함
        }
    }
}

// 서비스·컨트롤러는 throws 선언이 사라진다
class Service {
    public void logic() {
        repository.call();
        networkClient.call();
    }
}

리포지토리에서 체크 예외인 SQLException 을 런타임 예외인 RuntimeSQLException 으로 전환해 던진다. 런타임 예외이기 때문에 서비스와 컨트롤러는 이 예외를 처리할 수 없다면 throws 선언 없이 그냥 두면 된다. 덕분에 서비스와 컨트롤러가 특정 예외에 강제로 의존하지 않는다. 나중에 기술이 JPA로 바뀌어도 중간 계층은 코드를 바꿀 필요가 없고, 예외를 공통 처리하는 한 곳만 바꾸면 되므로 변경의 영향 범위가 최소화된다.

 

이런 이유로 최근 라이브러리들은 대부분 런타임 예외를 기본으로 제공한다. JPA도, 스프링도 런타임 예외를 사용한다. 다만 런타임 예외는 컴파일러가 강제하지 않아 놓치기 쉬우므로 문서화가 중요하다. 또는 스프링 JdbcTemplate 이 throws DataAccessException 을 명시하듯, 코드에 선언해두면 개발자가 IDE로 인지하기 좋다.

예외 포함과 스택 트레이스

예외를 전환할 때는 반드시 기존 예외를 포함해야 한다. 그렇지 않으면 스택 트레이스를 확인할 때 심각한 문제가 생긴다.

// O 기존 예외 포함
throw new RuntimeSQLException(e);

// X 기존 예외 제외
throw new RuntimeSQLException();

기존 예외를 포함하면 로그에 Caused by: java.sql.SQLException 까지 출력되어, 원래 어떤 예외가 발생했는지 추적할 수 있다. 반대로 포함하지 않으면 원인이 null 로 남아, 전환한 RuntimeSQLException 부터만 보이고 진짜 원인을 잃어버린다. 실제 DB에 연동된 상황이라면 DB에서 발생한 예외를 확인할 수 없는 치명적인 문제가 된다.

 

참고로 로그를 출력할 때 마지막 파라미터에 예외를 넘기면 스택 트레이스가 출력된다(log.info("ex", e)). System.out 에 출력하려면 e.printStackTrace() 를 쓰지만, 실무에서는 항상 로그를 사용해야 한다.

정리

처음 자바를 설계할 당시에는 체크 예외가 더 나은 선택이라 여겨졌다. 그런데 시간이 지나면서 복구할 수 없는 예외가 너무 많아졌고, 라이브러리를 많이 쓸수록 처리해야 하는 예외도 늘어났다. 체크 예외는 처리할 수 없는 예외까지 매번 throws 에 선언해야 했고, 그러다 보니 throws Exception 같은 극단적인 방법까지 쓰이게 됐다. 이런 문제 때문에 최근 라이브러리들은 대부분 런타임 예외를 기본으로 제공한다.

 

정리하면, 기본은 런타임 예외로 두고 필요할 때만 잡아서 처리하며, 복구 불가능한 예외는 공통 처리 계층에서 일관되게 다룬다. 그리고 예외를 전환할 때는 반드시 기존 예외를 포함해 원인을 잃지 않도록 한다.

다음 포스트에서는 스프링이 제공하는 예외 추상화를 다룬다.