토비의 스프링 4장 (예외)

예외

JdbcTemplate을 대표로 하는 스프링의 데이터 액세스 기능에 담겨 있는 예외처리와 관련된 접근 방법에 대해 알아보자.

사라진 SQLException

JdbcTemplate을 적용한 코드에서는 SQLException이 사라졌다. 이 SQLException은 어디로 간 것일까?

초난감 예외처리

예외가 발생하면 그것을 catch 블록을 써서 잡아내는 것까지는 좋은데 그리고 아무것도 하지 않고 별문제 없는 것처럼 넘어가 버리는 건 정말 위험한 일이다. 원치 않는 예외가 발생하는 것보다도 훨씬 더 나쁜 일이다. 왜냐하면 프로그램 실행 중에 어디선가 오류가 있어서 예외가 발생했는데 그것을 무시하고 계속 진행해버리기 때문이다. 결국 발생한 예외로 인해 어떤 기능이 비정상적으로 동작하거나, 메모리나 리소스가 소진되거나, 예상치 못한 다른 문제를 일으킬 것이다.

예외를 처리할 때 반드시 지켜야할 핵심 원칙은 한 가지다. 모든 예외는 적절하게 복구되든지 아니면 작업을 중단시키고 운영자 또는 개발자에게 분명하게 통보돼야 한다.

SQLException이 발생하는 이유는 SQL에 문법 에러가 있거나 DB에서 처리할 수 없을 정도로 데이터 액세스 로직에 심각한 버그가 있거나, 서버가 죽거나 네트워크가 끊기는 등의 심각한 상황이 벌어졌기 때문이다.

예외를 처리하는 2가지 나쁜 습관은 어떤 경우에도 용납하지 않아야 한다.

  • 예외 블랙홀
  • 무의미하고 무책임한 throws

예외의 종류와 특징

예외를 어떻게 다뤄야 할까? 가장 큰 이슈는 체크 예외(checked exception)라고 불리는 명시적인 처리가 필요한 예외를 사용하고 다루는 방법이다. 자바에서 throw를 통해 발생시킬 수 있는 예외는 크게 세 가지가 있다.

Error

첫째는 java.lang.Error 클래스의 서브클래스들이다. 에러는 시스템에 뭔가 비정상적인 상황이 발생했을 경우에 사용된다. 그래서 주로 자바 VM에서 발생시키는 것이고 애플리케이션 코드에서 잡으려고 하면 안된다. 시스템 레벨에서 특별한 작업을 하는 게 아니라면 애플리케이션에서는 이런 에러에 대한 처리는 신경 쓰지 않아도 된다.

Exception과 체크 예외

java.lang.Exception 클래스와 그 서브클래스로 정의되는 예외들은 에러와 달리 개발자들이 만든 애플리케이션 코드의 작업 중에 예외상황이 발생했을 경우에 사용된다.

Exception 클래스는 다시 체크 예외(checked exception)언체크 예외(Unchecked exception)로 구분된다. 전자는 Exception 크래스의 서브클래스이면서 RuntimeException 클래스를 상속하지 않은 것들이고, 후자는 RuntimeException을 상속한 클래스들을 말한다. RuntimeException은 Exception의 서브클래스이므로 Exception의 일종이긴 하지만 자바는 이 RuntimeException과 그 서브클래스는 특별하게 다룬다.

일반적으로 예외라고 하면 Exception 클래스의 서브클래스 중에서 RuntimeException을 상속하지 않은 것만을 말하는 체크 예외라고 생각해도 된다. 체크 예외가 발생할 수 있는 메소드를 사용할 경우 반드시 예외를 처리하는 코드를 함께 작성해야 한다. 사용할 메소드가 체크 예외를 던진다면 이를 catch 문으로 잡든지, 아니면 다시 throws를 정의해서 메소드 밖으로 던져야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 에러가 발생한다.

RuntimeException과 언체크/런타임 예외

java.lang.RuntimeException 클래스를 상속한 예외들은 명시적인 예외처리를 강제하지 않기 때문에 언체크 예외라고 불린다. 또는 대표 클래스 이름을 따서 런타임 예외라고도 한다. 에러와 마찬가지로 이 런타임 예외는 catch 문으로 잡거나 throws로 선언하지 않아도 된다. 물론 명시적으로 잡거나 throw로 선언해줘도 상관없다.

대표적으로 오브젝트를 할당하지 않은 레퍼런스 변수를 사용하려고 시도했을 때 발생하는 NullPointerException이나, 허용되지 않는 값을 사용해서 메소드를 호출할 때 발생하는 IllegalArgumentException 등이 있다. 이런 예외는 코드에서 미리 조건을 체크하도록 주의 깊게 만든다면 피할 수 있다. 피할 수 있지만 개발자가 부주의해서 발생할 수 있는 경우에 발생하도록 만든 것이 런타임 예외다. 따라서 런타임 예외는 예상하지 못했던 예외상황에서 발생하는 게 아니기 때문에 굳이 catch나 throws를 사용하지 않아도 되도록 만든 것이다.

예외처리 방법

예외 복구

첫 번째 예외처리 방법은 예외상황을 파악하고 문제를 해결해서 정상 상태로 돌려놓는 것이다. 예외처리 코드를 강제하는 체크 예외들은 예외를 어떤 식으로든 복구할 가능성이 있는 경우에 사용한다.

예외처리 회피

두 번째 방법은 예외처리를 자신이 담당하지 않고 자신을 호출한 쪽으로 던져버리는 것이다. throws 문으로 선언해서 예외가 발생하면 알아서 던져지게 하거나 catch 문으로 일단 예외를 잡은 후에 로그를 남기고 다시 예외를 던지는 것이다. 예외를 자신이 처리하지 않고 회피하는 방법이다.

JdbcTemplate이 사용하는 콜백 오브젝트는 메소드 선언을 보면 알겠지만 ResultSet이나 PreparedStatement 등을 이용해서 작업하다 발생하는 SQLException을 자신이 처리하지 않고 템플릿으로 던져버린다. 콜백 오브젝트의 메소드는 모두 throws SQLException이 붙어있다. SQLException을 처리하는 일은 콜백 오브젝트의 일이 아니라고 보기 때문이다. 콜백 오브젝트의 메소드는 SQLException에 대한 예외를 회피하고 템플릿 레벨에서 처리하도록 던져준다.

예외를 회피하는 것은 예외를 복구하는 것처럼 의도가 분명해야 한다.

예외 전환

마지막으로 예외를 처리하는 방법은 예외 전환을 하는 것이다. 예외 회피와 비슷하게 예외를 복구해서 정상적인 상태로는 만들 수 없기 때문에 예외를 메소드 밖으로 던지는 것이다. 하지만 예외 회피와 달리, 발생한 예외를 그대로 넘기는 게 아니라 적절한 예외로 전환해서 던진다는 특징이 있다.

예외 전환은 보통 두 가지 목적으로 사용된다.

첫째는 내부에서 발생한 예외를 그대로 던지는 것이 그 예외상황에 대한 적절한 의미를 부여해주지 못하는 경우에, 의미를 분명하게 해줄 수 있는 예외로 바꿔주기 위해서다. API가 발생하는 기술적인 로우레벨을 상황에 적합한 의미를 가진 예외로 변경하는 것이다. 보통 전환하는 예외에 원래 발생한 예외를 담아서 중첩 예외(nested exception)로 만드는 것이 좋다. 중첩 예외는 getCause() 메소드를 이용해서 처음 발생한 예외가 무엇인지 확인할 수 있다.

두번째 전환 방법은 예외를 처리하기 쉽고 단순하게 만들기 위해 포장하는 것이다. 중첩 예외를 이용해 새로운 예외를 만들고 원인이 되는 예외를 내부에 담아서 던지는 방식은 같다. 하지만 의미를 명확하게 하려고 다른 예외로 전환하는 것이 아니다. 주로 예외처리를 강제하는 체크 예외를 언체크 예외인 런타임 예외로 바꾸는 경우에 사용한다.

일반적으로 체크 예외를 계속 throws를 사용해 넘기는 건 무의미하다. 메소드 선언은 지저분해지고 아무런 장점이 없다. DAO에서 발생한 SQLException이 웹 컨트롤러 메소드까지 명시적으로 전달된다고 해서 무슨 소용이 있을까? 어차피 복구가 불가능한 예외라면 가능한 한 빨리 런타임 예외로 포장해 던지게 해서 다른 계층의 메소드를 작성할 때 불필요한 throws 선언이 들어가지 않도록 해줘야 한다.

대부분 서버 환경에서는 애플리케이션 코드에서 처리하지 않고 전달된 예외들을 일괄적으로 다룰 수 있는 기능을 제공한다.

예외처리 전략

런타임 예외의 보편화

일반적으로는 체크 예외가 일반적인 예외를 다루고, 언체크 예외는 시스템 장애나 프로그램사으이 오류에 사용된다고 했다. 문제는 체크 예외는 복구할 가능성이 조금이라도 있는, 말 그대로 예외적인 상황이기 때문에 자바는 이를 처리하는 catch 블록이나 throws 선언을 강제하고 있다는 점이다.

독립형 애플리케이션과 달리 서버의 특정 계층에서 예외가 밸생했을 때 작업을 일시 중지하고 사용자와 바로 커뮤니케이션하면서 예외상황을 복구할 수 있는 방법이 없다. 자바의 환경이 서버로 이동하면서 체크 예외의 활용도와 가치는 점점 떨어지고 있다. 자칫하면 throws Exception으로 점철된 아무런 의미도 없는 메소드들을 낳을 뿐이다. 그래서 대응이 불가능한 체크 예외라면 빨리 런타임 예외로 전환해서 던지는게 낫다.

자바 초기부터 있었던 JDK의 API와 달리 최근에 등장하는 표준 스펙 또는 오픈소스 프레임워크에서는 API가 발생시키는 예외를 체크 예외 대신 언체크 예외로 정의하는 것이 일반화되고 있다. 언체크 예외라도 필요하다면 얼마든지 catch 블록으로 잡아서 복구하거나 처리할 수 있다. 하지만 대개는 복구 불가능한 상황이고 보나마나 RuntimeException 등으로 포장해서 던져야 할 테니 아예 API 차원에서 런타임 예외를 던지도록 한 것이다.

애플리케이션 예외

런타임 예외 중심의 전략은 굳이 이름을 붙이자면 낙관적인 예외처리 기법이라고 할 수 있다. 일단 복구할 수 있는 예외는 없다고 가정하고 예외가 생겨도 어차피 런타임 예외이므로 시스템 레벨에서 알아서 처리해줄 것이고, 꼭 필요한 경우는 런타임 예외라도 잡아서 복구하거나 대응해줄 수 있으니 문제 될 것이 없다는 낙관적인 태도를 기반으로 하고 있다.

보통 시스템 또는 외부의 예외상황이 원인이 아니라 애플리케이션 자체의 로직에 의해 의도적으로 발생시키는 애플리케이션 예외를 가지는 메소드를 설계하는 방법에는 두 가지가 있다.

첫 번째 방법은 정상적인 처리를 했을 경우와 애플리케이션 자체의 로직에 의해 의도적으로 예외를 발생시키고자 하는 경우에 각각 다른 종류의 리턴 값을 돌려주는 것이다. 하지만 이렇게 리턴 값으로 결과를 확인하고, 예외상황을 체크하면 불편한 점도 있다. 우선 예외 상황에 대한 리턴 값을 명확하게 코드화하고 잘 관리하지 않으면 혼란이 생길 수 있다. 또 한 가지 문제는 결과 값을 확인하는 조건문이 자주 등장한다는 점이다.

두 번째 방법은 정상적인 흐름을 따르는 코드는 그대로 두고, 애플리케이션 자체의 로직에 의해 의도적으로 예외를 발생시키고자 하는 경우에는 비즈니스적인 의미를 띤 예외를 던지도록 만드는 것이다. 이때 사용하는 예외는 의도적으로 체크 예외로 만든다. 그래서 개발자가 잊지 않고 자주 발생 가능한 예외상황에 대한 로직을 구현하도록 강제해주는 게 좋다.

SQLException은 어떻게 됐나?

먼저 생각해볼 사항은 SQLException은 과연 복구가 가능한 예외인가이다. 대부분의 SQLException은 복구가 불가능하다. 더군다나 DAO 밖에서 SQLException을 다룰 수 있는 가능성은 거의 없다. 따라서 예외처리 전략을 적용해야 한다. 필요도 없는 기계적인 throws 선언이 등장하도록 방치하지 말고 가능한한 빨리 언체크/런타임 예외로 전환해줘야 한다.

스프링의 JdbcTemplate은 바로 이 예외처리 전략을 따르고 있다. JdbcTemplate 템플릿과 콜백 안에서 발생하는 모든 SQLException을 런타임 예외인 DataAccessException으로 포장해서 던져준다. 따라서 JdbcTemplate을 사용하는 UserDao 메소드에선 꼭 필요한 경우에만 런타임 예외인 DataAccessException을 잡아서 처리하면 되고 그 외의 경우에는 무시해도 된다.

그 밖에도 스프링의 API 메소드에 정의되어 있는 대부분의 예외는 런타임 예외다. 따라서 발생 가능한 예외가 있다고 하더라도 이를 처리하도록 강제하지 않는다.

예외 전환

예외를 다른 것으로 바꿔서 던지는 예외 전환의 목적은 두 가지이다. 하나는 런타임 예외로 포장해서 굳이 필요하지 않은 catch/throws를 줄여주는 것이고, 다른 하나는 로우레벨의 예외를 좀 더 의미 있고 추상화된 예외로 바꿔서 던져주는 것이다.

스프링의 JdbcTemplate이 던지는 DataAccessException은 일단 런타임 예외로 SQLException을 포장해주는 역할을 한다. 그래서 대부분 복구가 불가능한 예외인 SQLException에 대해 애플리케이션 레벨에서는 신경 쓰지 않도록 해주는 것이다. 또한 DataAccessException은 SQLException에 담긴 다루기 힘든 상세한 예외정보를 의미 있고 일관성 있는 예외로 전환해서 추상화해주려는 용돌 쓰이기도 한다.

JDBC의 한계

JDBC는 자바 표준 JDK에서도 가장 많이 사용되는 기능 중의 하나다.

호환성 없는 SQLException의 DB 에러정보

DB마다 SQL 뿐만 아니라 에러의 종류와 원인도 제각각이다. 그래서 JDBC는 데이터 처리 중에 발생하는 다양한 예외를 그냥 SQLException 하나에 모두 담아버린다. SQLException은 예외가 발생했을 때의 DB 상태를 담은 SQL 상태정보를 부가적으로 제공한다. getSQLState() 메소드로 예외상황에 대한 상태정보를 가져올 수 있다. 이 상태정보는 DB별로 달라지는 에러 코드를 대신할 수 있도록, 스펙에 정의된 SQL 상태 코드를 따르도록 되어있다. 그러나 결국 호환성 없는 에러 코드와 표준을 잘 따르지 않는 상태 코드를 가진 SQLException 만으로 DB에 독립적인 유연한 코드를 작성하는 건 불가능에 가깝다.

DB 에러 코드 매핑을 통한 전환

SQLException에 담긴 SQL 상태 코드는 신뢰할 만한게 아니므로 더 이상 고려하지 않는다. 차라리 DB 업체별로 만들어 유지해오고 있는 DB 전용 에러 코드가 더 정확한 정보라고 불 수 있다.

스프링은 DataAccessException이라는 SQLException을 대체할 수 있는 런타임 예외를 정의하고 있을 뿐 아니라 DataAccessException의 서브클래스로 세분화된 예외 클래스들을 정의하고 있다. 디에터 엑세스 작업 중에 발생 할 수 있는 예외 상황을 수십 가지 예외로 분류하고 이를 추상화해 정의한 다양한 예외 클래스를 제공한다.

JdbcTemplate은 SQLException을 단지 런타임 예외인 DataAccessException으로 포장하는 것이 아니라 DB의 에러 코드를 DataAccessException 계층구조의 클래스 중 하나로 매핑해준다. 전환되는 JdbcTemplate에서 던지는 예외는 모두 DataAccessException의 서브클래스 타입이다. DB별로 미리 준비된 매핑정보를 참고해서 적절한 예외 클래스를 선택하기 때문이 DB가 달라져도 같은 종류의 에러라면 동일한 예외를 받을 수 있다. 데이터 엑세스 기술에 독립적인 추상화된 예외를 제공하는 것이다.

JdbcTemplate을 이용한다면 JDBC에서 발생하는 DB 관련 예외는 거의 신경 쓰지 않아도 된다.

JDK 1.6에 포함된 JDBC 4.0부터는 기존에 JDBC의 단일 예외 클래스였던 SQLException을 스프링의 DataAccessException과 비슷한 방식으로 좀 더 세분화해서 정의하고 있다.

DAO 인터페이스와 DataAccessException 계층구조

DataAccessException은 JDBC의 SQLException을 전환하는 용도로만 만들어진 건 아니다. JDBC 외의 자바 데이터 엑세스 기술에서 발생하는 예외에도 적용된다.

DataAccessException은 의미가 같은 예외라면 데이터 액세스 기술의 종류와 상관없이 일관된 예외가 발생하도록 만들어준다. 데이터 액세스 기술에 독립적인 추상화된 예외를 제공하는 것이다.

DAO 인터페이스와 구현의 분리

DAO를 굳이 따로 만들어서 사용하는 이유는 무엇일까? 가장 중요한 이유는 데이터 액세스 로직을 담은 코드를 성격이 다른 코드에서 분리해놓기 위해서다.

대부분의 데이터 액세스 예외는 애플리케이션에서는 복구 불가능하거나 할 필요가 없는 것이다. 그렇다고 모든 예외를 다 무시해야 하는 건 아니다. 중복 키 에러처럼 비즈니스 로직에서 의미 있게 처리할 수 잇는 예외도 있다. 애플리케이션에서는 사용하지 않더라도 시스템 레벨에서 데이터 액세스 예외를 의미 있게 분류할 필요도 있다. 문제는 데이터 액세스 기술이 달라지면 같은 상황에서도 다른 종류의 예외가 던져진다는 점이다.

따라서 DAO를 사용하는 클라이언트 입장에서는 DAO의 사용 기술에 따라서 예외 처리 방법이 달라져야 한다. 결국 클라이언트가 DAO의 기술에 의존적이 될 수 밖에 없다.

데이터 액세스 예외 추상화

스프링은 자바의 다양한 데이터 액세스 기술을 사용할 때 발생하는 예외들을 추상화해서 DataAccessException 계층구조 안에 정리해놓았다. 스프링의 DataAccessException은 자바의 주요 데이터 액세스 기술에서 발생할 수 있는 대부분의 예외를 추상화하고 있으며 이런 기술에서만 공통적으로 나타나는 예외를 포함해서 데이터 엑세스 기술에서 발상 가능한 대부분의 예외를 계층구조로 분류해놓았다.

JdbcTemplate과 같이 스프링의 데이터 액세스 지원 기술을 이용해 DAO를 만들면 사용 기술에 독립적인 일관성 있는 예외를 던질 수 있다. 결국 인터페이스 사용, 런타임 예외 전환과 함께 DataAccessException 예외 추상화를 적용하면 데이터 액세스 기술과 구현 방법에 독립적인 이상적인 DAO를 만들 수가 있다.

DataAccessException 활용시 주의사항

스프링을 활용하면 DB 종류나 데이터 액세스 기술에 상관없이 키 값이 중복이 되는 상황에서는 동일한 예외가 발생하리라고 기대할 것이다. 하지만 안타깝게도 DuplicateKeyException은 아직까지는 JDBC를 이용하는 경우에만 발생한다. 데이터 액세스 기술을 하이버네이트나 JPA를 사용했을 때도 동일한 예외가 발생할 것으로 기대하지만 실제로 다른 예외가 던져진다. 그 이유는 SQLException에 담긴 DB의 에러 코드를 바로 해석하는 JDBC의 경우와 달리 JPA나 하이버네이트, JDO 등에서는 각 기술이 재정의한 예외를 가져와 스프링이 최종적으로 DataAccessException으로 변환하는데, DB의 에러 코드와 달리 이런 예외들은 세분화되어 있지 않기 때문이다.

DataAccessException이 기술에 상관없이 어느 정도 추상화된 공통 예외로 변환해주긴 하지만 근본적인 한계 때문에 완벽하다고 기대할 수는 없다. 따라서 사용에 주의를 기울여야 한다.

스프링은 SQLException을 DataAccessException으로 전환하는 다양한 방법을 제공한다. 가장 보편적이고 효과적인 방법은 DB 에러 코드를 이용하는 것이다. SQLException을 코드에서 직접 전환하고 싶다면 SQLExceptionTranslator 인터페이스를 구현한 클래스 중에서 SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator를 사용하면 된다.

참고

토비의 스프링 3.1 Vol. 1 스프링의 이해와 원리

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