深度解析Java线程池的异常处理机制

今天小伙伴遇到个小问题,线程池提交的任务如果没有catch异常,那么会抛到哪里去,之前倒是没研究过,本着实事求是的原则,看了一下代码。

正文

小问题

考虑下面这段代码,有什么区别呢?你可以猜猜会不会有异常打出呢?如果打出来的话是在哪里?:

ExecutorServicethreadPool=Executors.newFixedThreadPool(1);        threadPool.submit(()->{Objectobj=null;System.out.println(obj.toString());        });        threadPool.execute(()->{Objectobj=null;System.out.println(obj.toString());        });

源码解析

我们下面就来看下代码, 其实就是将我们提交过去的Runnable包装成一个Future

publicFuture<?>submit(Runnabletask) {if(task==null)thrownewNullPointerException();RunnableFutureftask=newTaskFor(task,null);        execute(ftask);returnftask;    }protected<T>RunnableFuturenewTaskFor(Runnablerunnable,Tvalue) {returnnewFutureTask(runnable, value);    }publicFutureTask(Runnablerunnable,Vresult) {this.callable=Executors.callable(runnable, result);this.state=NEW;//volatile修饰,保证多线程下的可见性,可以看看Java内存模型}publicstatic<T>Callablecallable(Runnabletask,Tresult) {if(task==null)thrownewNullPointerException();returnnewRunnableAdapter(task, result);    }staticfinalclassRunnableAdapterimplementsCallable{finalRunnabletask;finalTresult;RunnableAdapter(Runnabletask,Tresult) {this.task=task;this.result=result;        }publicTcall() {            task.run();returnresult;        }    }

接下来就会实际提交到队列中交给线程池调度处理:

/** * 代码还是很清爽的,一个很典型的生产者/消费者模型, * 这里暂不纠结这些细节,那么如果提交到workQueue成功的话,消费者是谁呢? * 明显在这个newWorker里搞的鬼,同样细节有兴趣可以自己再去研究,这里我们会发现 * 核心就是Worker这个内部类*/publicvoidexecute(Runnablecommand) {if(command==null)thrownewNullPointerException();intc=ctl.get();if(workerCountOf(c)<corePoolSize) {if(addWorker(command,true))return;            c=ctl.get();        }if(isRunning(c)&&workQueue.offer(command)) {intrecheck=ctl.get();if(!isRunning(recheck)&&remove(command))                reject(command);elseif(workerCountOf(recheck)==0)                addWorker(null,false);        }elseif(!addWorker(command,false))            reject(command);    }

那么接下来看看线程池核心的流程:

privatefinalclassWorkerextendsAbstractQueuedSynchronizerimplementsRunnable{/** Delegates main run loop to outer runWorker*/publicvoidrun() {            runWorker(this);        }}finalvoidrunWorker(Workerw) {Threadwt=Thread.currentThread();Runnabletask=w.firstTask;        w.firstTask=null;        w.unlock();//allow interruptsbooleancompletedAbruptly=true;try{//getTask()方法会尝试从队列中抓取数据while(task!=null||(task=getTask())!=null) {                w.lock();if((runStateAtLeast(ctl.get(),STOP)||(Thread.interrupted()&&runStateAtLeast(ctl.get(),STOP)))&&!wt.isInterrupted())                    wt.interrupt();try{//可覆写此方法打日志埋点之类的beforeExecute(wt, task);Throwablethrown=null;try{//简单明了,直接调用run方法task.run();                    }catch(RuntimeExceptionx) {                        thrown=x;throwx;                    }catch(Errorx) {                        thrown=x;throwx;                    }catch(Throwablex) {                        thrown=x;thrownewError(x);                    }finally{                        afterExecute(task, thrown);                    }                }finally{                    task=null;                    w.completedTasks++;                    w.unlock();                }            }            completedAbruptly=false;        }finally{            processWorkerExit(w, completedAbruptly);        }    }

submit的方式

那么我们可以这里是直接调用的run方法,先看submit的方式,我们知道最终传递过去的是一个FutureTask,也就是说会调用这里的run方法,我们看看实现:

publicvoidrun() {if(state!=NEW||!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,null,Thread.currentThread()))return;try{Callablec=callable;if(c!=null&&state==NEW) {Vresult;booleanran;try{                    result=c.call();                    ran=true;                }catch(Throwableex) {                    result=null;                    ran=false;//。。。setException(ex);                }if(ran)                    set(result);            }        }finally{//省略}protectedvoidsetException(Throwablet) {if(UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset,NEW,COMPLETING)) {            outcome=t;//赋给了这个变量UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset,EXCEPTIONAL);//final statefinishCompletion();        }    }

可以看到其实类似于直接吞掉了,这样的话我们调用get()方法的时候会拿到, 比如我们可以重写afterExecute方法,从而可以得到实际的异常:

protectedvoidafterExecute(Runnabler,Throwablet) {super.afterExecute(r, t);if(t==null&&rinstanceofFuture<?>) {try{//get这里会首先检查任务的状态,然后将上面的异常包装成ExecutionExceptionObjectresult=((Future<?>) r).get();            }catch(CancellationExceptionce) {                t=ce;            }catch(ExecutionExceptionee) {                t=ee.getCause();            }catch(InterruptedExceptionie) {Thread.currentThread().interrupt();//ignore/reset}          }if(t!=null){//异常处理t.printStackTrace();          }        }

execute的方式

那么如果是直接exeture的方式有啥不同呢?这样的话传递过去的就直接是Runnable,因此就会直接抛出:

try{        task.run();    }catch(RuntimeExceptionx) {        thrown=x;throwx;    }catch(Errorx) {        thrown=x;throwx;    }catch(Throwablex) {        thrown=x;thrownewError(x);    }finally{        afterExecute(task, thrown);    }

那么这里的异常到底会抛出到哪里呢, 我们看看JVM具体是怎么处理的:

if(!destroy_vm || JDK_Version::is_jdk12x_version()) {//JSR-166: change call from from ThreadGroup.uncaughtException to//java.lang.Thread.dispatchUncaughtExceptionif(uncaught_exception.not_null()) {//如果有未捕获的异常Handlegroup(this,java_lang_Thread::threadGroup(threadObj()));      {        KlassHandlerecvrKlass(THREAD, threadObj->klass());        CallInfo callinfo;        KlassHandlethread_klass(THREAD,SystemDictionary::Thread_klass());/*        这里类似一个方法表,实际就会去调用Thread#dispatchUncaughtException方法        template(dispatchUncaughtException_name,            "dispatchUncaughtException")                */LinkResolver::resolve_virtual_call(callinfo, threadObj, recvrKlass, thread_klass,vmSymbols::dispatchUncaughtException_name(),vmSymbols::throwable_void_signature(),KlassHandle(),false,false, THREAD);        CLEAR_PENDING_EXCEPTION;        methodHandle method = callinfo.selected_method();if(method.not_null()) {          JavaValueresult(T_VOID);JavaCalls::call_virtual(&result,                                  threadObj, thread_klass,vmSymbols::dispatchUncaughtException_name(),vmSymbols::throwable_void_signature(),                                  uncaught_exception,                                  THREAD);        }else{          KlassHandlethread_group(THREAD,SystemDictionary::ThreadGroup_klass());          JavaValueresult(T_VOID);JavaCalls::call_virtual(&result,                                  group, thread_group,vmSymbols::uncaughtException_name(),vmSymbols::thread_throwable_void_signature(),                                  threadObj,//Arg 1uncaught_exception,//Arg 2THREAD);        }if(HAS_PENDING_EXCEPTION) {          ResourceMarkrm(this);jio_fprintf(defaultStream::error_stream(),"\nException: %s thrown from the UncaughtExceptionHandler""in thread\"%s\"\n",pending_exception()->klass()->external_name(),get_thread_name());          CLEAR_PENDING_EXCEPTION;        }      }    }

可以看到这里最终会去调用Thread#dispatchUncaughtException方法:

privatevoiddispatchUncaughtException(Throwablee) {//默认会调用ThreadGroup的实现getUncaughtExceptionHandler().uncaughtException(this, e);    }

publicvoiduncaughtException(Threadt,Throwablee) {if(parent!=null) {            parent.uncaughtException(t, e);        }else{Thread.UncaughtExceptionHandlerueh=Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();if(ueh!=null) {                ueh.uncaughtException(t, e);            }elseif(!(einstanceofThreadDeath)) {//可以看到会打到System.err里面System.err.print("Exception in thread\""+t.getName()+"\"");                e.printStackTrace(System.err);            }        }    }

这里如果环境是tomcat的话最终会打到catalina.out:

总结

对于线程池、包括线程的异常处理推荐一下方式:

1 直接try/catch,个人 基本都是用这种方式

2 线程直接重写整个方法:

Threadt=newThread();      t.setUncaughtExceptionHandler(newThread.UncaughtExceptionHandler() {publicvoiduncaughtException(Threadt,Throwablee) {LOGGER.error(t+"throws exception:"+e);          }        });//如果是线程池的模式:ExecutorServicethreadPool=Executors.newFixedThreadPool(1, r->{Threadt=newThread(r);            t.setUncaughtExceptionHandler(                (t1, e)->LOGGER.error(t1+"throws exception:"+e));returnt;        });

3 也可以直接重写protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) { }方法

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