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[Spring DB] 예외의 이해

ReBugs 2024. 3. 4.

이 글은 인프런 김영한님의 Spring 강의를 바탕으로 개인적인 정리를 위해 작성한 글입니다.

예외 계층과 체크, 언체크 예외

  • Object : 예외도 객체이다. 모든 객체의 최상위 부모는 Object이므로 예외의 최상위 부모도 Object이다.
  • Throwable: 최상위 예외이다. 하위에 Exception과 Error가 있다. 이 예외를 잡으면 Error 까지 잡기 때문에 Exception 예외부터 잡는다.  
  • Error: 메모리 부족이나 심각한 시스템 오류와 같이 애플리케이션에서 복구 불가능한 시스템 예외이다.
    개발자는 이 예외를 잡을 필요가 없다. 
  • Exception: 체크 예외 애플리케이션 로직에서 사용할 수 있는 실질적인 최상위 예외이다.
    이 예외를 상속받으면 체크 예외가 된다.
  • Exception과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 단 RuntimeException은 예외로 한다.
  • RuntimeException: 컴파일러가 체크하지 않는 언체크 예외이다. RuntimeException과 그 자식 예외는 모두 언체크 예외이다. RuntimeException의 이름을 따라서 RuntimeException과 그 하위 언체크 예외를 런타임 예외라고 많이 부른다.
    이 예외를 상속받으면 언체크 예외가 된다.

 

 

예외 기본 규칙

5번에서 예외를 처리하면 이후에는 애플리케이션 로직이 정상 흐름으로 동작한다.

 

예외를 처리하지 못하면 호출한 곳으로 예외를 계속 던지게 된다.

 

예외는 잡아서 처리하거나 던져야 한다.
예외를 잡거나 던질 때 지정한 예외뿐만 아니라 그 예외의 자식들도 함께 처리된다.

 

  • 상위 예외를 catch 로 잡으면 그 하위 예외들도 모두 잡을 수 있다. 
  • 상위 예외를 throws 로 던지면 그 하위 예외들도 모두 던질 수 있다.

 

예외를 처리하지 못하고 계속 던지면 어떻게 될까?

자바 main() 쓰레드의 경우 예외 로그를 출력하면서 시스템이 종료된다. 웹 애플리케이션의 경우 여러 사용자의 요청을 처리하기 때문에 하나의 예외 때문에 시스템이 종료되면 안된다. WAS가 해당 예외를 받아서 처리하는데, 주로 사용자에게 개발자가 지정한, 오류 페이지를 보여준다.

 

체크 예외

Exception 과 그 하위 예외는 모두 컴파일러가 체크하는 체크 예외이다. 단 RuntimeException 은 예외로 한다.
체크 예외는 잡아서 처리하거나, 또는 밖으로 던지도록 선언해야한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

 

체크 예외는 예외를 잡아서 처리할 수 없을 때, 예외를 밖으로 던지는 throws 예외 를 필수로 선언해야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다. 이것 때문에 장점과 단점이 동시에 존재한다.

  • 장점: 개발자가 실수로 예외를 누락하지 않도록 컴파일러를 통해 문제를 잡아주는 안전 장치이다.
  • 단점: 실제로는 개발자가 모든 체크 예외를 반드시 잡거나 던지도록 처리해야 하기 때문에, 너무 번거로운 일이 된다. 크게 신경쓰고 싶지 않은 예외까지 모두 챙겨야 한다.  또한 신경 쓰고 싶지 않은 예외의 의존관계를 참조해야한다는 점도 있다.

 

기본적으로 언체크(런타임) 예외를 사용하는 것이 좋다.

 

체크 예외는 비즈니스 로직상 의도적으로 던지는 예외에만 사용하는 것이 좋다.
이 경우 해당 예외를 잡아서 반드시 처리해야 하는 문제일 때만 체크 예외를 사용해야 한다.

 

예를 들어서 다음과 같은 경우가 있다.

  • 계좌 이체 실패 예외
  • 결제시 포인트 부족 예외
  • 로그인 ID, PW 불일치 예외

 

물론 이 경우에도 100% 체크 예외로 만들어야 하는 것은 아니다. 다만 계좌 이체 실패처럼 매우 심각한 문제는 개발자가 실수로 예외를 놓치면 안된다고 판단할 수 있다.

 

이 경우 체크 예외로 만들어 두면 컴파일러 를 통해 놓친 예외를 인지할 수 있다.

 

체크예외의 문제점

  • 리포지토리는 DB에 접근해서 데이터를 저장하고 관리한다.여기서 SQLException 체크 예외를 던진다. NetworkClient는 외부 네트워크에 접속해서 어떤 기능을 처리하는 객체이다. 여기서는 ConnectException 체크 예외를 던진다.
  • 서비스는 리포지토리와 NetworkClient를 둘다 호출한다. 따라서 두 곳에서 올라오는 체크 예외인 SQLException과 ConnectException을 처리해야 한다.

 

그런데 서비스는 이 둘을 처리할 방법을 모른다. ConnectException처럼 연결이 실패하거나, SQLException처럼 데이터베이스에서 발생하는 문제처럼 심각한 문제들은 대부분 애플리케이션 로직에서 처리할 방법이 없다. 서비스는 SQLException과 ConnectException을 처리할 수 없으므로 둘다 밖으로 던진다.

 

컨트롤러도 두 예외를 처리할 방법이 없다. 따라서 컨트롤러도 예외를 밖으로 던진다.

 

최종적으로 웹 애플리케이션이라면 서블릿의 오류 페이지나, 또는 스프링 MVC가 제공하는 ControllerAdvice에서 이런 예외를 공통으로 처리한다.

 

위 예시에서 체크 예외를 사용하면 2가지 문제가 있다.

  • 복구 불가능한 예외
  • 의존 관계에 대한 문제

 

복구 불가능한 예외

대부분의 서비스나 컨트롤러는 데이터베이스에서 발생한 문제 또는 네트워크 통신처럼 시스템 레벨에서 올라온 예외를 해결할 수 없다. 따라서 이런 문제들은 일관성 있게 공통으로 처리해야 한다.

 

오류 로그를 남기고 개발자가 해당 오류를 빠르게 인지하는 것이 필요하다. 서블릿 필터, 스프링 인터셉터, 스프링의 ControllerAdvice 를 사용하면 이런 부분을 깔끔하게 공통으로 해결할 수 있다.

 

의존관계에 대한 문제

시스템 레벨에서 발생한 예외는 복구 불가능한 예외이다. 그런데 체크 예외이기 때문에 컨트롤러나 서비스 입장에서는 본인이 처리할 수 없어도 어쩔 수 없이 throws를 통해 던지는 예외를 선언해야 한다.

 

서비스, 컨트롤러에서 java.sql.SQLException을 의존하기 때문에 문제가 된다. 향후 리포지토리를 JDBC 기술이 아닌 다른 기술로 변경한다면, 그래서 SQLException이 아니라 예를 들어서 JPAException으로 예외가 변경된다면 SQLException에 의존하던 모든 서비스, 컨트롤러의 코드를 JPAException에 의존하도록 고쳐야 한다.

 

서비스나 컨트롤러 입장에서는 어차피 본인이 처리할 수도 없는 예외를 의존해야 하는 큰 단점이 발생하게 된다. 결과적으로 OCP, DI를 통해 클라이언트 코드의 변경 없이 대상 구현체를 변경할 수 있다는 장점이 체크 예외 때문에 발목을 잡게 된다.

 

throws Exceotion

체크 예외의 최상위 타입인  Exception 을 던지게 되면 다른 체크 예외를 체크할 수 있는 기능이 무효화 되고, 중요한 체크 예외를 다 놓치게 된다. 중간에 중요한 체크 예외가 발생해도 컴파일러는 Exception 을 던지기 때 문에 문법에 맞다고 판단해서 컴파일 오류가 발생하지 않는다. 이렇게 하면 모든 예외를 다 던지기 때문에 체크 예외를 의도한 대로 사용하는 것이 아니다. 따라서 꼭 필요한 경우가 아니면 이렇게 Exception 자체를 밖으로 던지는 것은 좋지 않은 방법이다.

 

언체크 예외

RuntimeException 과 그 하위 예외는 언체크 예외로 분류된다.
언체크 예외는 말 그대로 컴파일러가 예외를 체크하지 않는다는 뜻이다.
언체크 예외는 체크 예외와 기본적으로 동일하다. 차이가 있다면 예외를 던지는 throws 를 선언하지 않고, 생략 할 수 있다. 이 경우 자동으로 예외를 던진다.

 

언체크 예외는 예외를 잡아서 처리 할 수 없을 때,예외를 밖으로 던지는 throws 예외를 생략 할 수 있다. 이것때문에 장점과 단점이 동시에 존재한다.

  • 장점: 신경쓰고 싶지 않은 언체크 예외를 무시할 수 있다. 체크 예외의 경우 처리할 수 없는 예외를 밖으로 던지려 면 항상 throws 예외 를 선언해야 하지만, 언체크 예외는 이 부분을 생략할 수 있다.  또한 신경 쓰고 싶지 않은 예외의 의존관계를 참조하지 않아도 되는 장점이 있다.
  • 단점: 언체크 예외는 개발자가 실수로 예외를 누락할 수 있다. 반면에 체크 예외는 컴파일러를 통해 예외 누락을 잡아준다.

 

체크 예외에서의 문제점 해결

@Slf4j
public class UncheckedAppTest {

    @Test
    void unchecked() {
        Controller controller = new Controller();
        assertThatThrownBy(() -> controller.request())
                .isInstanceOf(Exception.class);
    }

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

    static class Controller {
        Service service = new Service();
        public void request() {
            service.logic();
        }
    }

    static class Service {
        Repository repository = new Repository();
        NetworkClient networkClient = new NetworkClient();

        public void logic() {
            repository.call();
            networkClient.call();
        }
    }

    static class NetworkClient {
        public void call() {
            throw new RuntimeConnectException("연결 실패");
        }
    }

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

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

    static class RuntimeSQLException extends RuntimeException {
        public RuntimeSQLException() {
        }
        public RuntimeSQLException(Throwable cause) {
            super(cause);
            /*
            Throwable 타입의 인자 cause를 받는다.
            이 생성자 내부에서 super(cause);를 호출함으로써, 받아온 원인 예외 cause를 상위 클래스인 RuntimeException의 생성자로 전달한다.
            이 과정을 통해 RuntimeSQLException 인스턴스가 생성될 때, 그 원인이 되는 예외를 포함하게 된다.
            이렇게 예외를 포함시키는 방식은 예외의 원인을 추적하는 데 매우 유용하다.
            예외가 발생했을 때 스택 트레이스에서 이 원인 예외 정보를 함께 확인할 수 있어, 예외 처리와 디버깅에 도움이 된다.
             */
        }
    }
}

 

위 코드를 그림으로 나타내면 아래와 같다.

  • SQLException 을 런타임 예외인 RuntimeSQLException 으로 변환했다.
  • ConnectException 대신에 RuntimeConnectException 을 사용하도록 바꾸었다.
  • 런타임 예외이기 때문에 서비스, 컨트롤러는 해당 예외들을 처리할 수 없다면 별도의 선언 없이 그냥 두면 된다.

 

예외 전환

리포지토리에서 체크 예외인 SQLException이 발생하면 런타임 예외인 RuntimeSQLException으로 전환해서 예외를 던진다. 참고로 이때 기존 예외를 포함해주어야 예외 출력시 스택 트레이스에서 기존 예외도 함께 확인할 수 있다. NetworkClient는 단순히 기존 체크 예외를 RuntimeConnectException이라는 런타임 예외가 발생하도록 코드를 바꾸었다.

 

런타임 예외 - 대부분 복구 불가능한 예외

시스템에서 발생한 예외는 대부분 복구 불가능 예외이다. 런타임 예외를 사용하면 서비스나 컨트롤러가 이런 복구 불가능한 예외를 신경쓰지 않아도 된다. 물론 이렇게 복구 불가능한 예외는 일관성 있게 공통으로 처리해야 한다.

 

런타임 예외 - 의존 관계에 대한 문제

런타임 예외는 해당 객체가 처리할 수 없는 예외는 무시하면 된다. 따라서 체크 예외처럼 예외를 강제로 의존하지 않아도 된다.

 

런타임 예외를 사용하면 중간에 기술이 변경되어도 해당 예외를 사용하지 않는 컨트롤러, 서비스에서는 코드를 변경하지 않아도 된다.
구현 기술이 변경되는 경우, 예외를 공통으로 처리하는 곳에서는 예외에 따른 다른 처리가 필요할 수 있다.

하지만 공통 처리하는 한곳만 변경하면 되기 때문에 변경의 영향 범위는 최소화 된다.

 

예외 포함과 스택 트레이스

스택 트레이스 출력 방법

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

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

예) log.info("message={}", "message", ex) , 여기에서 마지막에 ex를 전달하는 것을 확인할 수 있다.

 

이렇게 하면 스택 트레이스에 로그를 출력할 수 있다.

예) log.info("ex", ex) 이 예시에서는 파라미터가 없기 때문에, 예외만 파라미터에 전달하면 스택 트레이스를 로그에 출력할 수 있다. System.out 에 스택 트레이스를 출력하려면 e.printStackTrace() 를 사용하면 된다.

 

예외를 전환할 때는 꼭 기존 예외를 포함해야 한다. 그렇지 않으면 스택 트레이스를 확인할 때 심각한 문제가 발생한다.

 

기존 예외를 포함하는 경우

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

기존 예외를 포함해야 실제로 시스템에서 발생한 오류의 원인을 확인할 수 있다.

 

기존 예외를 포함하지 않는 경우 -> 이렇게 사용하면 안됨

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

 

 

static class RuntimeSQLException extends RuntimeException {
        public RuntimeSQLException() {
        }
        public RuntimeSQLException(Throwable cause) {
            super(cause);
            /*
            Throwable 타입의 인자 cause를 받는다.
            이 생성자 내부에서 super(cause);를 호출함으로써, 받아온 원인 예외 cause를 상위 클래스인 RuntimeException의 생성자로 전달한다.
            이 과정을 통해 RuntimeSQLException 인스턴스가 생성될 때, 그 원인이 되는 예외를 포함하게 된다.
            이렇게 예외를 포함시키는 방식은 예외의 원인을 추적하는 데 매우 유용하다.
            예외가 발생했을 때 스택 트레이스에서 이 원인 예외 정보를 함께 확인할 수 있어, 예외 처리와 디버깅에 도움이 된다.
             */
        }
    }

 

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