面试官：线程池中线程抛了异常，该如何处理？

曾经终败给现在 2023-09-26 11:29 117阅读 0赞

## **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：

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：

##  ##

## **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：

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

`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：

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());

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方法的源码在这博客中写的很详细，点击查看execute源码，在此就不再啰嗦了

> https://blog.csdn.net/qq\_45076180/article/details/108316340

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a`fterExecute`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

执行结果：我们可以在`afterExecute`方法内部对异常进行处理

![1f3e5066130f980373e0f0ea46c2f087.png][]

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：

![c957a6078aeadfb07fa8eab17e46c84c.png][]

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

[1f3e5066130f980373e0f0ea46c2f087.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1f3e5066130f980373e0f0ea46c2f087.png
[c957a6078aeadfb07fa8eab17e46c84c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c957a6078aeadfb07fa8eab17e46c84c.png