线程池中线程抛了异常如何处理？

2023-05-16

文章目录

1. 模拟线程池抛异常
2. 如何获取和处理异常
- 方案一：使用 try -catch
- 方案二：使用Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler方法捕获异常
- 方案三：重写afterExecute进行异常处理

1. 模拟线程池抛异常

在实际开发中，我们常常会用到线程池，但任务一旦提交到线程池之后，如果发生异常之后，怎么处理？怎么获取到异常信息？在了解这个问题之前，可以先看一下线程池的源码解析，从链接中我们知道了线程池的提交方式：submit和execute的区别，接下来分别使用他们执行带有异常的任务！看结果是怎么样的！

我们先用伪代码模拟一下线程池抛异常的场景：

public class ThreadPoolException {
    public static void main(String[] args) {

        //创建一个线程池
        ExecutorService executorService= Executors.newFixedThreadPool(1);

        //当线程池抛出异常后 submit无提示，其他线程继续执行
        executorService.submit(new task());

        //当线程池抛出异常后 execute抛出异常，其他线程继续执行新任务
        executorService.execute(new task());
    }
}

//任务类
class task implements  Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("进入了task方法！！！");
        int i=1/0;

    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述
可以看到：submit不打印异常信息，而execute则会打印异常信息！，submit的方式不打印异常信息，显然在生产中，是不可行的，因为我们无法保证线程中的任务永不异常，而如果使用submit的方式出现了异常，直接如上写法，我们将无法获取到异常信息，做出对应的判断和处理，所以下一步需要知道如何获取线程池抛出的异常！

submit()想要获取异常信息就必须使用get()方法！！

        //当线程池抛出异常后 submit无提示，其他线程继续执行
        Future<?> submit = executorService.submit(new task());
        submit.get();

submit打印异常信息如下：
在这里插入图片描述

2. 如何获取和处理异常

方案一：使用 try -catch

public class ThreadPoolException {
    public static void main(String[] args) {
        
        //创建一个线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);

        //当线程池抛出异常后 submit无提示，其他线程继续执行
        executorService.submit(new task());

        //当线程池抛出异常后 execute抛出异常，其他线程继续执行新任务
        executorService.execute(new task());
    }
}
// 任务类
class task implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("进入了task方法！！！");
            int i = 1 / 0;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("使用了try -catch 捕获异常" + e);
        }
    }
}

打印结果：
在这里插入图片描述
可以看到 submit 和 execute都清晰易懂的捕获到了异常，可以知道我们的任务出现了问题，而不是消失的无影无踪。

方案二：使用Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler方法捕获异常

方案一中，每一个任务都要加一个try-catch 实在是太麻烦了，而且代码也不好看，那么这样想的话，可以用Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler方法捕获异常
在这里插入图片描述
UncaughtExceptionHandler 是Thread类一个内部类，也是一个函数式接口。
内部的uncaughtException是一个处理线程内发生的异常的方法，参数为线程对象t和异常对象e。

应用在线程池中如下所示：重写它的线程工厂方法，在线程工厂创建线程的时候，都赋予UncaughtExceptionHandler处理器对象。

public class ThreadPoolException {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {


        //1.实现一个自己的线程池工厂
        ThreadFactory factory = (Runnable r) -> {
            //创建一个线程
            Thread t = new Thread(r);
            //给创建的线程设置UncaughtExceptionHandler对象 里面实现异常的默认逻辑
            t.setDefaultUncaughtExceptionHandler((Thread thread1, Throwable e) -> {
                System.out.println("线程工厂设置的exceptionHandler" + e.getMessage());
            });
            return t;
        };

        //2.创建一个自己定义的线程池，使用自己定义的线程工厂
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
                1,
                1,
                0,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue(10),
                factory);

        // submit无提示
        executorService.submit(new task());

        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("==================为检验打印结果，1秒后执行execute方法");

        // execute 方法被线程工厂factory 的UncaughtExceptionHandler捕捉到异常
        executorService.execute(new task());


    }


}

class task implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("进入了task方法！！！");
        int i = 1 / 0;
    }
}

打印结果如下：
在这里插入图片描述
根据打印结果我们看到，execute方法被线程工厂factory中设置的 UncaughtExceptionHandler捕捉到异常，而submit方法却没有任何反应！说明UncaughtExceptionHandler在submit中并没有被调用。这是为什么呢？

在日常使用中，我们知道，execute和submit最大的区别就是execute没有返回值，submit有返回值。submit返回的是一个future ，可以通过这个future取到线程执行的结果或者异常信息。

	Future<?> submit = executorService.submit(new task());
	//打印异常结果
    System.out.println(submit.get());

在这里插入图片描述
从结果看出：submit并不是丢失了异常，使用future.get（）还是有异常打印的！！那为什么线程工厂factory 的UncaughtExceptionHandler没有打印异常呢？猜测是submit方法内部已经捕获了异常，只是没有打印出来，也因为异常已经被捕获，因此jvm也就不会去调用Thread的UncaughtExceptionHandler去处理异常。

接下来，验证猜想：

首先看一下submit和execute的源码：

execute方法的源码在我上一篇博客中写的很详细，点击查看execute源码，在此就不再啰嗦了
submit源码在底层还是调用的execute方法，只不过多一层Future封装，并返回了这个Future，这也解释了为什么submit会有返回值


   //submit()方法
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        
        //execute内部执行这个对象内部的逻辑，然后将结果或者异常 set到这个ftask里面
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task); 
        // 执行execute方法
        execute(ftask); 
        //返回这个ftask
        return ftask;
    }

可以看到submit也是调用的execute，在execute方法中，我们的任务被提交到了addWorker(command, true) ，然后为每一个任务创建一个Worker去处理这个线程，这个Worker也是一个线程，执行任务时调用的就是Worker的run方法！run方法内部又调用了runworker方法！如下所示：

    public void run() {
            runWorker(this);
     }
     
	 final void runWorker(Worker w) {
        Thread wt = Thread.currentThread();
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
        	//这里就是线程可以重用的原因，循环+条件判断，不断从队列中取任务       	
        	//还有一个问题就是非核心线程的超时删除是怎么解决的
        	//主要就是getTask方法()见下文③
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                w.lock();
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                    	//执行线程
                        task.run();
                        //异常处理
                    } catch (RuntimeException x) {
                        thrown = x; throw x;
                    } catch (Error x) {
                        thrown = x; throw x;
                    } catch (Throwable x) {
                        thrown = x; throw new Error(x);
                    } finally {
                    	//execute的方式可以重写此方法处理异常
                        afterExecute(task, thrown);
                    }
                } finally {
                    task = null;
                    w.completedTasks++;
                    w.unlock();
                }
            }
            //出现异常时completedAbruptly不会被修改为false
            completedAbruptly = false;
        } finally {
        	//如果如果completedAbruptly值为true，则出现异常，则添加新的Worker处理后边的线程
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }

核心就在 task.run(); 这个方法里面了，期间如果发生异常会被抛出。

如果用execute提交的任务，会被封装成了一个runable任务，然后进去再被封装成一个worker,最后在worker的run方法里面调用runWoker方法， runWoker方法里面执行任务任务，如果任务出现异常，用try-catch捕获异常往外面抛，我们在最外层使用try-catch捕获到了 runWoker方法中抛出的异常。因此我们在execute中看到了我们的任务的异常信息。
那么为什么submit没有异常信息呢？因为submit是将任务封装成了一个futureTask ，
然后这个futureTask被封装成worker，在woker的run方法里面，最终调用的是futureTask的run方法，猜测里面是直接吞掉了异常，并没有抛出异常，因此在worker的runWorker方法里面无法捕获到异常。

下面来看一下futureTask的run方法，果不其然，在try-catch中吞掉了异常，将异常放到了 setException(ex);里面

   public void run() {
        if (state != NEW ||
            !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                         null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable<V> c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    //在此方法中设置了异常信息
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
           	//省略下文
			。。。。。。

setException(ex)方法如下：将异常对象赋予outcome

 protected void setException(Throwable t) {
        if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
        	//将异常对象赋予outcome，记住这个outcome，
            outcome = t;
            UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
            finishCompletion();
        }
    }

将异常对象赋予outcome有什么用呢？这个outcome是什么呢？当我们使用submit返回Future对象，并使用Future.get()时，会调用内部的report方法！

    public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
        int s = state;
        if (s <= COMPLETING)
            s = awaitDone(false, 0L);
        //注意这个方法
        return report(s);
    }

reoport里面实际上返回的是outcome ,刚好之前的异常就set到了这个outcome里面

    private V report(int s) throws ExecutionException {
    	//设置`outcome`
        Object x = outcome;
        if (s == NORMAL)
        	//返回`outcome`
            return (V)x;
        if (s >= CANCELLED)
            throw new CancellationException();
        throw new ExecutionException((Throwable)x);
    }

因此，在用submit提交的时候，runable对象被封装成了future ，future 里面的 run方法在处理异常时， try-catch了所有的异常，通过setException(ex);方法设置到了变量outcome里面，可以通过future.get获取到outcome。

所以在submit提交的时候，里面发生了异常，是不会有任何抛出信息的。而通过future.get（）可以获取到submit抛出的异常！在submit里面，除了从返回结果里面取到异常之外, 没有其他方法。因此，在不需要返回结果的情况下，最好用execute ，这样就算没有写try-catch，疏漏了异常捕捉，也不至于丢掉异常信息。

方案三：重写afterExecute进行异常处理

通过上述源码分析，在excute的方法里面，可以通过重写afterExecute进行异常处理，但是注意！这个也只适用于excute提交(submit的方式比较麻烦，下面说)，因为submit的task.run里面把异常吞了，根本不会跑出来异常，因此也不会有异常进入到afterExecute里面。

在runWorker里面，调用task.run之后，会调用线程池的 afterExecute(task, thrown) 方法

final void runWorker(Worker w) {
//当前线程
        Thread wt = Thread.currentThread();
        //我们的提交的任务
        Runnable task = w.firstTask;
        w.firstTask = null;
        w.unlock(); // allow interrupts
        boolean completedAbruptly = true;
        try {
            while (task != null || (task = getTask()) != null) {
                w.lock();
                if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
                     (Thread.interrupted() &&
                      runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
                    !wt.isInterrupted())
                    wt.interrupt();
                try {
                    beforeExecute(wt, task);
                    Throwable thrown = null;
                    try {
                    //直接就调用了task的run方法 
                        task.run(); //如果是futuretask的run,里面是吞掉了异常，不会有异常抛出，
                       // 因此Throwable thrown = null;  也不会进入到catch里面
                    } catch (RuntimeException x) {
                        thrown = x; throw x;
                    } catch (Error x) {
                        thrown = x; throw x;
                    } catch (Throwable x) {
                        thrown = x; throw new Error(x);
                    } finally {
                    //调用线程池的afterExecute方法 传入了task和异常
                        afterExecute(task, thrown);
                    }
                } finally {
                    task = null;
                    w.completedTasks++;
                    w.unlock();
                }
            }
            completedAbruptly = false;
        } finally {
            processWorkerExit(w, completedAbruptly);
        }
    }

重写afterExecute处理execute提交的异常

public class ThreadPoolException3 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {


        //1.创建一个自己定义的线程池
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                3,
                0,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue(10)
        ) {
            //重写afterExecute方法
            @Override
            protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
                System.out.println("afterExecute里面获取到异常信息，处理异常" + t.getMessage());
            }
        };
        
        //当线程池抛出异常后 execute
        executorService.execute(new task());
    }
}

class task3 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("进入了task方法！！！");
        int i = 1 / 0;
    }
}

执行结果：我们可以在afterExecute方法内部对异常进行处理
在这里插入图片描述
如果要用这个afterExecute处理submit提交的异常，要额外处理。判断Throwable是否是FutureTask，如果是代表是submit提交的异常，代码如下：

public class ThreadPoolException3 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {


        //1.创建一个自己定义的线程池
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                3,
                0,
                TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue(10)
        ) {
            //重写afterExecute方法
            @Override
            protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
                //这个是excute提交的时候
                if (t != null) {
                    System.out.println("afterExecute里面获取到excute提交的异常信息，处理异常" + t.getMessage());
                }
                //如果r的实际类型是FutureTask 那么是submit提交的，所以可以在里面get到异常
                if (r instanceof FutureTask) {
                    try {
                        Future<?> future = (Future<?>) r;
                        //get获取异常
                        future.get();

                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("afterExecute里面获取到submit提交的异常信息，处理异常" + e);
                    }
                }
            }
        };
        //当线程池抛出异常后 execute
        executorService.execute(new task());
        
        //当线程池抛出异常后 submit
        executorService.submit(new task());
    }
}

class task3 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("进入了task方法！！！");
        int i = 1 / 0;
    }
}

处理结果如下：
在这里插入图片描述
可以看到使用重写afterExecute这种方式，既可以处理execute抛出的异常，也可以处理submit抛出的异常

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