异常处理机制.md

本篇是在写另外一篇线程池的时候涉及到java异常处理机制，发现知识点还蛮多的，可以单独成文，所以拎出来写一篇。
不信你先看下如下问题，如果在面试过程被问到，能否回答。

• java线程执行异常处理机制是怎么样的？UncaughtExceptionHandler接口有什么作用？
• 提交一个任务到线程池，执行异常，未捕获处理，这个线程会怎么样？
• 如下程序会输出“execute error”吗？会输出“submit error”吗？

	public void test() throws InterruptedException {
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
		executorService.execute(() -> {
			//业务处理
			throw new RuntimeException("execute error");
		});
		executorService.submit(() -> {
			//业务处理
			throw new RuntimeException("submit error");
		});
		Thread.sleep(10000);		
	}

正文

线程是cpu的最小执行单元，java中的Thread就是对应一个内核线程，也就是说当我们new Thread()并调用start方法时，系统会创建一个线程，并提交给cpu，等待分配时间片处理。jdk21开始引入虚拟线程，类似于golang里的协程，与内核线程就不再是1:1的关系，而是n:1。通过在用户层面进行任务调度，可以减少系统线程的创建和切换，提升性能，虚拟线程这里我们不做讨论。
java代码首先要经过编译器编译为字节码，再交由jvm执行，当在执行过程jvm发现程序异常时，就会将异常抛出，由线程异常处理器处理。具体是调用Thread的dispatchUncaughtException方法，并把异常作为参数传递，这是个私有方法，由jvm负责调用，如下：

UncaughtExceptionHandler就是定义在Thread的内部类，表示未捕获异常处理器，我们可以在创建线程的时候给它赋值，例如：

	public void test() throws InterruptedException {
		Thread thread = new Thread(() -> {
			throw new RuntimeException("error");
		});
		thread.setUncaughtExceptionHandler((t, e) -> {
			e.printStackTrace(System.err);
		});

		thread.start();
		Thread.sleep(3000);
	}

那么平时我们没有定义异常处理器，它又是怎么处理的呢？如下可以看到当没有设置时，使用的是ThreadGroup对象，ThreadGroup也实现了UncaughtExceptionHandler接口，它的uncaughtException方法如下。

可以看到它会判断是否有父ThreadGroup，如果有就往上抛，最终肯定会抛到一个顶层的ThreadGroup(name为system)，也就是执行图中的else部分。
首先会通过Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler()获取全局默认的异常处理器，这个处理器可以通过Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler()静态方法进行设置，对所有线程生效。如果有则使用全局默认处理器进行处理，否则将线程名称和异常堆栈打印到标准错误输出System.err，也就是控制台。

备注：图中ThreadDeath异常是在调用Thread stop方法时抛出的异常，这是个废弃方法，我们忽略它即可。
画张图总结一下整个流程，如下：

线程池

这里以TheradPoolExecutor为例，我们知道提交任务给线程池可以用execute和submit方法，前者参数是Runnable无法获得返回值，后缀参数是Callable可以获得返回值。如开头问题，两者在异常处理方面也有一些差别。

	public void test() throws InterruptedException {
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
		executorService.execute(() -> {
			//业务处理
			throw new RuntimeException("execute error");
		});
		executorService.submit(() -> {
			//业务处理
			throw new RuntimeException("submit error");
		});
		Thread.sleep(10000);		
	}

问题答案是会打印“execute error”的异常堆栈，“submit error”的则不会打印。
我们先看execute方法，在线程池内部，Thread对象会被包装为Worker对象，最终会执行ThreadPoolExecutor的runWorker方法，它会对异常进行捕获，并重新抛出，接着就又回到我们前面分析的Thread异常处理机制，最终打印到控制台。

另外从图中还可以看到，如果执行异常会抛出中断循环，最终由processWorkerExit方法处理，该方法会把worker移除（线程对象），也就是本次使用的线程将被抛弃。

如下代码，一个线程数为1的线程池，可以看到输出两个不同的线程id，因为第一个线程执行任务异常，被丢弃了。

	@Test    
	public void test2() throws InterruptedException {     
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);    
		executorService.execute(() -> {    
			//业务处理    
			System.out.println(Thread.currentThread().getId());   
			throw new RuntimeException("error");   
		});
		executorService.execute(() -> {
			//业务处理
			System.out.println(Thread.currentThread().getId());
		});
		Thread.sleep(10000);		
	}

submit方法则不同，它是通过FutureTask来执行任务，从源码可以看到最终是执行FutureTask的run方法，它捕获了异常但没有抛出，而是保存在outcome变量中。outcome就是Callable参数对应的返回值，如果有异常返回的就是异常对象，如果没有异常就是正常返回值。
如果我们想submit也能抛出异常，需要调用它的get()方法，它会判断如果有异常，就抛出。

使用new Thread()创建线程时，可以调用setUncaughtExceptionHandler设置UncaughtExceptionHandler，但上面我们通过Executors.newFixedThreadPool，或者new ThreadPoolExecutor创建线程池时，就没有参数可以直接设置UncaughtExceptionHandler了，可以通过实现ThreadFactory接口来指定，我们使用guava可以这样创建：

	new ThreadFactoryBuilder()
		.setNameFormat(poolName + "-%d")
		.setUncaughtExceptionHandler((t, e) -> {
			//handle exception
	}).build();

注意，生产环境我们需要将异常堆栈输出到日志文件，所以尽管execute方法会抛出异常，但如果你没有对其进行捕获处理，也没有设置异常处理器，最终也还是丢失，我们就出现过因为线程池内任务没捕获异常没打印异常日志，排查问题非常麻烦。好了，本篇我们得出一个结论：开启异步线程要进行异常捕获处理。