Java의 에러(Error)와 예외(Exception), throws와 throw의 차이

프로그램이 실행 중 어떤 원인에 의해 오작동을 하거나 비정상적으로 종료되는 경우가 있다. 이런 경우 흔히들 ‘에러 났다!’라고 표현하곤 하는데, 자바에서는 이렇게 프로그램 실행 시(runtime)에 발생할 수 있는 오류를 에러(Error)와 예외(Exception)로 구분하여 처리한다.

에러가 발생하면 프로그램 종료를 막기는 어렵지만, 예외는 발생하더라도 프로그래머가 이를 적절히 처리하도록 미리 코드상에서 처리를 해두어 비정상적인 문제를 방지할 수 있다.

• 에러(Error):
  • 프로그램 코드로 수습할 수 없는 심각한 오류를 의미한다.
  • JVM의 내부 문제나 시스템 수준의 오류 등으로 인해 발생하며, 프로그램이 정상적으로 복구되기 어렵다.
  • 예: StackOverflowError, OutOfMemoryError.
• 예외(Exception):
  • 프로그램 코드로 예외적인 상황을 처리할 수 있는 오류를 의미한다.
  • 예외가 발생하더라도 적절한 예외 처리 코드를 통해 프로그램의 비정상 종료를 방지할 수 있다.

이제 자바의 예외 처리와 관련된 Throwable, Exception 클래스와 throw, throws 키워드의 차이점을 살펴보자.

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Throwable과 Exception

1. Throwable 클래스

자바의 예외 처리는 Throwable 클래스에서 시작된다. Throwable은 모든 예외(Exception)와 오류(Error)의 최상위 클래스로, 예외와 오류 객체의 공통적인 특징을 정의한다.

java.lang.Object
  └─ java.lang.Throwable
      ├─ java.lang.Exception     // 예외 클래스
      └─ java.lang.Error         // 오류 클래스

• 자바에서 모든 오류와 예외의 최상위 클래스이다.
• JVM이 예외를 던지거나, 프로그래머가 throw 키워드를 사용하여 예외를 던질 때, Throwable의 인스턴스 또는 그 하위 클래스만이 사용될 수 있다.
• catch 구문에서도 Throwable 또는 그 하위 클래스만 예외 타입으로 받을 수 있다.

예외 발생 시 Throwable의 주요 역할

• 스택 트레이스(Execution Stack) 정보 제공:
  • printStackTrace(): 예외 발생 당시의 스택 추적 정보를 콘솔에 출력
  • Throwable 객체는 예외가 발생한 시점의 실행 스택 상태를 포함하며, 예외 발생 당시의 메서드 호출 순서를 기록한다.
  • 이를 통해 예외의 발생 지점을 추적하고 디버깅할 수 있다.
• 메시지 문자열:
  • getMessage(): 예외나 오류에 대한 설명 메시지 반환
  • 예외가 발생한 이유를 설명하는 추가적인 메시지를 포함할 수 있다.
• 원인(cause) 추적 및 예외 체인:
  • getCause(): 예외의 근본 원인을 반환하여 예외 체인 추적
  • Throwable 객체는 다른 예외나 오류를 원인(cause)으로 포함할 수 있다.
  • 이를 통해 예외 체인(exception chaining)을 형성하여, 최초 예외 발생 원인부터 연속적인 예외 발생을 추적할 수 있다.
  • 예외 체인을 사용하면, 다중 계층에서 발생한 예외를 하나의 흐름으로 관리하여, 구체적인 예외의 원인을 추적하기가 용이해진다.

2. Exception 클래스

Exception 클래스는 Throwable의 자식 클래스로, 예외적인 상황을 처리하기 위한 클래스이다.

• Throwable 클래스의 하위 클래스로, 회복 가능한 예외적인 상황을 나타낸다.
• 대부분의 예외 처리(try-catch)는 Exception 클래스와 그 하위 클래스에서 이루어진다.

Exception의 두 가지 종류

1. 체크드 예외 (Checked Exception):
   • 컴파일 시점에 예외 처리를 강제하는 예외.
   • Exception 클래스를 상속하지만, RuntimeException을 상속하지 않는 예외.
   • 예: IOException, SQLException.
2. 언체크드 예외 (Unchecked Exception):
   • RuntimeException을 상속하는 예외로, 컴파일러가 예외 처리를 강제하지 않는다.
   • 주로 런타임 시점에 발생하며, 프로그램의 논리적 오류나 잘못된 접근을 나타낸다.
   • 예: NullPointerException, IndexOutOfBoundsException.

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Throw와 Throws

1. Throw 키워드

• 예외를 직접 발생시킬 때 사용하는 키워드.
• throw 키워드를 사용하여 예외 객체를 생성하고 던질 때 메서드의 실행이 즉시 종료되며, 발생한 예외는 상위 메서드로 전달된다.
• 프로그래머가 의도적으로 특정 조건이 맞지 않을 때 예외를 발생시키기 위해 사용된다.

throw new 예외클래스("예외 메시지");

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
            // try-catch 블록을 통한 예외 처리
        try {
            validateAge(15);  // 유효하지 않은 나이로 인해 예외 발생
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.out.println("Exception caught: " + e.getMessage());
        }
    }

    // 특정 조건에 맞지 않을 때 예외를 던짐
    public static void validateAge(int age) {
        if (age < 18) {
            // 예외 발생: 메서드 내에서 직접 예외 객체를 생성하여 던짐
            throw new IllegalArgumentException("나이는 18세 이상이어야 합니다.");
        }
        // 예외가 발생할 경우 해당 라인에서 즉시 종료되어 아래 라인까지 도달하지 않음
        System.out.println("나이가 유효합니다: " + age);
    }
}

• validateAge 메서드에서 특정 조건(나이 18세 미만) 일 때 의도적으로 예외를 발생시키고, 이를 throw 키워드를 사용해 상위 호출 메서드로 전달한다.
• main 메서드에서는 try-catch 블록을 통해 예외를 처리한다.

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2. Throws 키워드

• throws는 메서드 선언부에서 사용되며, 해당 메서드가 특정 예외를 던질 수 있음을 명시한다.
• 주로 체크드 예외가 발생할 수 있는 메서드에서 사용하며, 호출자는 예외 처리를 강제받는다.

반환타입 메서드명(매개변수 목록) throws 예외클래스1, 예외클래스2 .. {}

예외 처리를 강제받아 throws 키워드가 붙어있는 메서드는 반드시 try-catch 블록 내에서 호출되어 catch 블록에서 떠넘겨받은 예외를 처리해야 한다. (혹은 한번 더 throws로 호출한 곳으로 넘길 수도 있다)

public void method1() {
        try {
                method2();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
                // 예외 처리 코드
                System.out.println("예외 발생");
        }
}

// 예외를 호출한 곳으로 한번 더 떠넘기는 것도 가능하다.
// public void method1() throws ClassNotFoundException {
//         method2();
// }

public void method2() throws ClassNotFoundException {
        Class clazz = Class.forname("java.lang.String2");
}

• method2 메서드는 throw ClassNotFoundException을 사용하여 체크드 예외를 호출자에게 전달한다.
• 호출자 method1 메서드는 method2를 호출할 때 try-catch 블록을 사용하여 예외를 처리하거나, mehotd1 메서드를 호출한 호출자에게 throws 키워드를 통해 한번 더 떠넘길 수도 있다.

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Throw vs Throws 정리

특징	throw	throws
용도	예외를 직접 발생시킬 때 사용	메서드가 예외를 던질 수 있음을 선언
위치	메서드 내부	메서드 선언부
역할	예외 객체를 직접 던짐	해당 메서드가 어떤 예외를 던질 수 있는지 선언
예외 종류	RuntimeException, CheckedException 모두 가능	CheckedException의 강제 예외 처리 수단으로 사용, RuntimeException도 사용 가능
사용 개수	여러 개 throw 가능	메서드 선언부에 여러 예외 선언 가능

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Reference

도서

• Java의 정석(남궁성 저)
• 이것이 자바다(신용권 저)