Java 线程池 之 被“吃掉”的线程异常（附源码分析和解决方法）

Posted 2021-04-05 编程学习营

今天遇到了一个bug，现象是，一个任务放入线程池中，似乎“没有被执行”，日志也没有打。

经过本地代码调试之后，发现在任务逻辑的前半段，抛出了 NPE ，但是代码外层没有 try-catch ，导致这个异常被吃掉。

这个问题解决起来是很简单的，外层加个 try-catch 就好了，但是这个异常如果没有被catch，线程池内部逻辑是怎么处理这个异常的呢？这个异常最后会跑到哪里呢？

带着疑问和好奇心，我研究了一下线程池那一块的源码，并且做了以下的总结。

源码分析

项目中出问题的代码差不多就是下面这个样子

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
threadPool.submit(() -> { String pennyStr = null; Double penny = Double.valueOf(pennyStr); ...})

先进到 newFixedThreadPool 这个工厂方法中看生成的具体实现类，发现是 ThreadPoolExecutor

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }

再看这个类的继承关系，

再进到 submit 方法，这个方法在 ExecutorService 接口中约定，其实是在 AbstractExectorService 中实现， ThreadPoolExecutor 并没有override这个方法。

public Future<?> submit(Runnable task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null); execute(ftask); return ftask; }
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) { return new FutureTask<T>(runnable, value); }

对应的 FutureTask对象的 构造方法

public FutureTask(Runnable runnable, V result) { this.callable = Executors.callable(runnable, result); this.state = NEW; // state由volatile 修饰 保证多线程下的可见性 }

对应 Callable 对象的构造方法

public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) { if (task == null) throw new NullPointerException(); return new RunnableAdapter<T>(task, result); }

对应 RunnableAdapter 对象的构造方法

/** * A callable that runs given task and returns given result * 一个能执行所给任务并且返回结果的Callable对象 */ static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> { final Runnable task; final T result; RunnableAdapter(Runnable task, T result) { this.task = task; this.result = result; } public T call() { task.run(); return result; } }

总结上面的， newTaskFor 就是把我们提交的 Runnable 对象包装成了一个 Future 。

接下来就是会把任务提交到队列中给线程池调度处理：

public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException();  int c = ctl.get(); if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) addWorker(null, false); } else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }

因为主要关心的是这个线程怎么执行，异常的抛出和处理，所以我们暂时不解析多余的逻辑。很容易发现，如果任务要被执行，肯定是进到了 addWorker 方法当中，所以我们再进去看，鉴于 addWorker 方法的很长，不想列太多的代码，我就摘了关键代码段：

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
 ... boolean workerStarted = false; boolean workerAdded = false; Worker w = null; try { // 实例化一个worker对象 w = new Worker(firstTask); final Thread t = w.thread; if (t != null) { final ReentrantLock mainLock = this.mainLock; mainLock.lock(); try {  int rs = runStateOf(ctl.get());
 if (rs < SHUTDOWN || (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) { if (t.isAlive()) // precheck that t is startable throw new IllegalThreadStateException(); workers.add(w); int s = workers.size(); if (s > largestPoolSize) largestPoolSize = s; workerAdded = true; } } finally { mainLock.unlock(); } if (workerAdded) { // 从Worker对象的构造方法看，当这个thread对象start之后， // 之后实际上就是调用Worker对象的run() t.start(); workerStarted = true; } } } finally { if (! workerStarted) addWorkerFailed(w); } return workerStarted;}
// Worker的构造方法 Worker(Runnable firstTask) { setState(-1); // inhibit interrupts until runWorker this.firstTask = firstTask; this.thread = getThreadFactory().newThread(this); }

我们再看这个 ThreadPoolExecutor 的内部类 Worker 对象：

private final class Worker extends AbstractQueuedSynchronizer implements Runnable{ ...
 /** Delegates main run loop to outer runWorker */ public void run() { runWorker(this); }
 ... }

看来真正执行任务的是在这个外部的 runWorker 当中，让我们再看看这个方法是怎么消费 Worker 线程的。

final void runWorker(Worker w) { Thread wt = Thread.currentThread(); 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; // ==== 关键代码 start ==== try { // 很简洁明了，调用了任务的run方法 task.run(); } catch (RuntimeException x) { thrown = x; throw x; } catch (Error x) { thrown = x; throw x; } catch (Throwable x) { thrown = x; throw new Error(x); } finally { afterExecute(task, thrown); } // ==== 关键代码 end ==== } finally { task = null; w.completedTasks++; w.unlock(); } } completedAbruptly = false; } finally { processWorkerExit(w, completedAbruptly); }}

终于走到底了，可以看到关键代码中的try-catch block代码块中，调用了本次执行任务的 run方法。

// ==== 关键代码 start ====try { // 很简洁明了，调用了任务的run方法 task.run();} catch (RuntimeException x) { thrown = x; throw x;} catch (Error x) { thrown = x; throw x;} catch (Throwable x) { thrown = x; throw new Error(x);} finally { afterExecute(task, thrown);}// ==== 关键代码 end ====

可以看到捕捉了异常之后，会再向外抛出，只不过再finally block 中有个 afterExecute() 方法，似乎在这里是可以处理这个异常信息的，进去看看

protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) { }

可以看到 ThreadPoolExecutor#afterExecute() 方法中，是什么都没做的，看来是让使用者通过override这个方法来定制化任务执行之后的逻辑，其中可以包括异常处理。

那么这个异常到底是抛到哪里去了呢。我在一个大佬的文章找到了hotSpot JVM处理线程异常的逻辑，

if (!destroy_vm || JDK_Version::is_jdk12x_version()) { // JSR-166: change call from from ThreadGroup.uncaughtException to // java.lang.Thread.dispatchUncaughtException if (uncaught_exception.not_null()) { //如果有未捕获的异常 Handle group(this, java_lang_Thread::threadGroup(threadObj())); { KlassHandle recvrKlass(THREAD, threadObj->klass()); CallInfo callinfo; KlassHandle thread_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()) { JavaValue result(T_VOID); JavaCalls::call_virtual(&result, threadObj, thread_klass, vmSymbols::dispatchUncaughtException_name(), vmSymbols::throwable_void_signature(), uncaught_exception, THREAD); } else { KlassHandle thread_group(THREAD, SystemDictionary::ThreadGroup_klass()); JavaValue result(T_VOID); JavaCalls::call_virtual(&result, group, thread_group, vmSymbols::uncaughtException_name(), vmSymbols::thread_throwable_void_signature(), threadObj, // Arg 1 uncaught_exception, // Arg 2 THREAD); } if (HAS_PENDING_EXCEPTION) { ResourceMark rm(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; } } }

代码是C写的，有兴趣可以去全文，根据英文注释能稍微看懂一点

http://hg.openjdk.java.net/jd...

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

/** * Dispatch an uncaught exception to the handler. This method is * intended to be called only by the JVM. */ private void dispatchUncaughtException(Throwable e) { getUncaughtExceptionHandler().uncaughtException(this, e); }

/** * Called by the Java Virtual Machine when a thread in this * thread group stops because of an uncaught exception, and the thread * does not have a specific {@link Thread.UncaughtExceptionHandler} * installed. * */public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { if (parent != null) { parent.uncaughtException(t, e); } else { Thread.UncaughtExceptionHandler ueh = Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler(); if (ueh != null) { ueh.uncaughtException(t, e); } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) { //可以看到会打到System.err里面 System.err.print("Exception in thread \"" + t.getName() + "\" "); e.printStackTrace(System.err); } } }

jdk的注释也说明的很清楚了，当一个线程抛出了一个未捕获的异常，JVM会去调用这个方法。如果当前线程没有声明 UncaughtExceptionHandler 成员变量并且重写 uncaughtException 方法的时候，就会看线程所属的线程组（如果有线程组的话）有没有这个类，没有就会打到 System.err 里面。

IBM这篇文章也提倡我们使用 ThreadGroup 提供的 uncaughtException 处理程序来在线程异常终止时进行检测。

https://www.ibm.com/developer...

总结 （解决方法）

从上述源码分析中可以看到，对于本篇的异常“被吃掉”的问题，有以下几种方法

1. 用try-catch 捕捉，一般都是用这种

2. 线程或者线程组对象设置UncaughtExceptionHandler成员变量

3. Thread t = new Thread(r); t.setUncaughtExceptionHandler( (t1, e) -> LOGGER.error(t1 + " throws exception: " + e)); return t;

4. override 线程池的 afterExecute 方法。

本篇虽然是提出问题的解决方法，但主旨还是分析源码，了解了整个过程中异常的经过的流程，希望能对您产生帮助。

原文链接：https://segmentfault.com/a/1190000018979876注：文章来源于互联网，如有侵权，请联系小编删除。