Exception Part.01

개체 지향을 얘기하면 꼭 나오는 단어인 예외에 대해서 알아본다.

Exception

• 사실 예외는 개체지향의 일부가 아니다.
• 시기적으로 비슷한 때 나왔고, 소수 진영에서 예외가 개체지향의 유일한 거라는 식으로 말하여 합쳐서 생각하게 됨

try/catch/finally

try {
    // 시도할 코드들
} catch (<예외 클래스 1> <변수명>) { // 하나 이상 있을 수 있음
    // 예외 처리 코드
} catch (<예외 클래스 2> <변수명>) {
    // 예외 처리 코드
} finally { // 생략 가능
    // 예외와 상관없이 항상 실행되는 코드
}

catch와 예외 클래스(java)

• 특정 예외를 캐치할 수 있음
  • IOException: 입출력 관련 클래스들의 부모 클래스
    • EOFException, FileNotFoundException 등
  • ArithmeticException: 산술과 관련된 예외 (0나누기)
  • IndexOutOfBoundsException
• 특정하기 어렵다면 Exception클래스를 사용하면 다잡는다.
• 이렇게 동작하기 때문에, 부모 예외 클래스가 자식보다 먼저나오면 안된다.
  • catch에서 순차적으로 처리하기 때문에 위에서 다 막혀버린다.

finally 예

• Swift에서는 defer를 잘쓰면 되겠다.

C

static void WriteByte(string path, byte b)
{
  FileStream fs = null;
  try
  {
    fs = File.Open(path, FileMode.Open);
    fs.WriteByte(b);
  }
  catch (IOException e)
  {
    Console.Error.WriteLine($"{e.Message");
    return;
  }
}

string path;
WriteByte(path, 67);
WriteByte(path, 67); // 예외 발생

• 특정 경로의 파일을 쓰는 동작을 하는 함수가 있다고 하자.
• 그런데, 같은 경로에 두번쓰려고 하면 예외가 발생한다.
• 파일을 닫지 않았기 때문!
• 그럼 항상 닫아줘야 겠네??

static void WriteByte(string path, byte b)
{
  FileStream fs = null;
  try
  {
    fs = File.Open(path, FileMode.Open);
    fs.WriteByte(b);
    fs.Close();
  }
  catch (IOException e)
  {
    Console.Error.WriteLine($"{e.Message");
    fs.Close();
    return;
  }
}

• 근데 이건 맞는가?
• 예외 발생시에도 파일에 써야하기 때문에 에러를 캐치하는 쪽에도 Close가 들어가야 한다.
• 뭔가 이상하다.
• 이렇게 되면 두번 호출시 Open 함수는 넘어갈 수 있지만, WriteByte() 함수에서 에러가 나버리면 곤란해진다.
• 만약 IOException말고 다른 예외가 발생하면 Close는 호출되지 않는다.
• 어떠한 상황에도 해당 함수가 호출된 후에는 무결한 상태를 보장해줘야 하는데, 그렇지 않게 되는 것.
• 즉, 무조건 이 함수 호출 후에는 다시 호출될 수 있도록 닫아주어야 한다.

static void WriteByte(string path, byte b)
{
    FileStream fs = null;
    try
    {
        fs = File.Open(path, FileMode.Open);
        fs.WriteByte(b);
    }
    catch (IOException e)
    {
        Console.Error.WriteLine($"{e.Message");
        return;
    }
    finally
    {
        if (fs != null)
        {
            fs.Close();
        }
    }
}

• 그래서 나온게 finally이다.
• 어느 경로를 타서 실행되도 무조건 실행되는 코드라 생각하면 된다.

Java

• 당연히 자바에서도 같은 문제가 생길 소지가 있는 코드를 만들 수 있다.

public void writeByte(String relativePath, byte b) {
    Path path = Paths.get(getClassPath(), relativePath);
 
    FileOutputStream out = null;
    try {
        out = new FileOutputStream(new File(path.toString()), true);
        out.write(b);
        out.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
        return;
    }
}

• 얘도 역시나 write시 에러나면 close안하고 나간다.
• 그런데 이녀석의 경우 닫지 않고 두번 호출해도 문제가 안생긴다. 왜?

GC가 대신 닫아준다.

• 가비지 컬렉터가 참조되고 있지 않은 FileOutputStream 개체를 해제 시킨다.
  • GC는 finalize()를 호출하는데 이 안에서 close()를 호출한다.
• 그런데 그 시점이 명시적이지 않다. 즉 언제인지 모른다.
• GC 실행전에 리소스 한계치에 다다를 수도 있다.
  • 이러면 또 예외 발생
• 즉, 명시적으로 해야할 일을 하지 않는 것은 정도에서 벗어난다.
  • 마법 같은 것에 의존하지 말자.
• 그래서 절대 저렇게 짜면 안된다.
• 실제로도 Java 9부터 finalize()를 삭제할 예정이라 함
• 마법같은 것(언젠가 GC가 내가 닫지 않은 걸 닫아줄거야)에 의존하지 않는다.

올바른 예

public void writeByte(String relativePath, byte b) {
    Path path = Paths.get(getClassPath(), relativePath);
 
    FileOutputStream out = null;
    try {
        out = new FileOutputStream(new File(path.toString()), true);
        out.write(b);
        out.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
        return;
    } finally {
        if out (out != null) {
            out.close();
        } catch (Exception e) {
 
        }
    }
}

정리 - 예외 발생시 진행 순서

1. try 블록 실행이 중단됨
2. catch블록 중에 발생한 예외를 처리할 수 있는 블록이 있는지 찾음
   • 위에서 부터 순차적임
   1. 찾은 경우
      • 해당 catch 블록 안의 코드들을 실행
      • finally 블록을 실행
      • try 블록이후의 다른 코드들이 실행됨
   2. 못찾은 경우
      • finally를 블록을 실행
      • 한 단계 높은 try블록으로 전달

catch 블록에서 다시 예외 던지기 (rethrow)

try {
 
} catch (IOException e) {
    // 내가 처리 안하고 위에서 처리하고 싶어
    throw e;
 
} catch (Exception e) {
 
} finally {
 
}

• 예외를 잡긴했는데, 상위에서 처리하게 하고 싶을 경우
• 단, 이때 call stack이 유지된 상태여야 함
  • 그래야 위쪽을 찾으러 갈 수 있지
  • 위로 던지다가 호출 트리를 잃어버릴 가능성도 있음
• 그렇기 때문에 이거 좋은 습관은 아님
  • 폭탄? 돌리기

Custom Exception

public final class UserNotFoundException extends RuntimeException {
    public UserNotFoundException() {
        super();
    }
 
    public UserNotFoundException(String message) {
        super(message);
    }
 
    public UserNotFoundException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }
}

• class를 만들어야 함
• 상속 받아야 함
• super 호출한 것으로 보아 RuntimeException에도 같은 파라미터 받는 함수가 있을 것이란 것을 알 수 있음

public static void main(String[] args) {
    db.findUser("wansik")
}
 
public User findUser(String username) {
    for (User user : users) {
        if (user.getUsername().equals(username)) {
            return user;
        }
    }
 
    throw new UserNotFoundException(username) // 에러를 생성해서 던짐
}

• 보통은 RuntimeException을 상속하여 사용한다고 함
• 하지만 C#과 같이 그냥 Exception을 상속하여 사용할 수도 있다고 함
  • 난 왜 이게 나아보이지
• 그런데 이렇게 될 경우 사용방법이 달라진다고 한다.

자바의 예외 분류

• 다른 언어의 예외와 다른점이 있는데, 예외 분류가 다르다는 것
• 역사적인 이유, 정신적인 이유
• 배경을 알아보자.

오류를 방치하면 일어나는 일 (Java)

• JVM 환경에서 도는 프로그램에서 발생한 예외를,
• 전혀 처리(catch)하지 않으면 어떻게 되는지 알아보자.

public static void main() {
    program.divide(10, 0); // Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
}
 
public int divide(int num, int denom) {
    return num / denom;
}

• main()메서드까지 처리를 안해줄 경우 JVM이 오류를 띄우고 종료시킴
• 결국은 JVM까지 가서 종료시키기에 OS나 기계에는 아무 영향이 없다.
  • JVM은 OS위에 그냥 설치하는 프로그램

오류를 방치하면 일어나는 일 (C)

• 그럼 가상 머신도 없고 예외도 없는 옛날 언어는 어떻게 될까?
• 언제적 OS/기계를 쓰냐에 따라 좀 다르다.

아주 옛날 하드웨어/OS

• 한번에 프로그램 하나만 실행가능
• 따라서 하드웨어에 있는 메모리를 모든 프로그램이 공유한다!

1. CPU에서 0으로 나누려 함
2. CPU의 ALU(Arithmetic and Logical Unit)는 이를 처리할 수 없음
3. 하드웨어가 멈춤 (진짜 크래시..)
4. 기계 재부팅해야 함

요즘의 하드웨어

• 여러 프로그램이 동시에 실행됨
• 따라서 각 프로그램마다 별도의 메모리 공간(가상 메모리)를 제공
  • 실제 메모리는 8기가인데, 각각의 프로그램 역시 8기가를 사용할 수 있다고 할당해버림(가상)
  • 그 괴리를 운영체제에서 디스크에 둔다던가 하는 로직을 통해 해결함

1. CPU에서 0으로 나누려 함
2. CPU의 ALU(Arithmetic and Logical Unit)는 이를 처리할 수 없음
3. CPU에서 문제가 있다는 인터럽트를 보내줌
   • 이걸 프로그램에서 제대로 처리안해주면 크래시날 수 있음
4. OS가 해당 상황을 파악한뒤 프로그램을 종료하고 가상 메모리 해제함
   • 외부 프로그램에 영향을 주지 않음

Reference

• Pocu Academy
• What’s the equivalent of finally in Swift