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Java多线程：捕获线程异常

喜欢天文的pony站长·上海钢联电子商务有限公司Java开发工程师

你处理过多线程中的异常吗？如何捕获多线程中发生的异常？捕获子线程的异常与捕获当前线程的异常一样简单吗？
除了try catch。Java中还可以通过异常处理器UncaughtExceptionHandler来处理那些未捕获的异常。

# 在当前线程捕获当前线程发生的异常:

/**
 * @author futao
 * @date 2020/6/17
 */
@Slf4j
public class ExceptionInCurThread {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new RuntimeException("在主线程抛出异常，在主线程捕获");
        } catch (RuntimeException e) {
            log.error("捕获到异常", e);
        }
    }
}

结果:

image.png

结论：在当前线程通过try catch可以捕获当前线程抛出的异常。

# 可以在当前通过`try catch`的方式捕获其他线程抛出的异常吗?'

/**
 * @author 喜欢天文的pony站长
 * Created on 2020/6/16.
 */
public class ExceptionInChildThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        throw new RuntimeException("子线程发生了异常...");
    }

    /**
     * 模拟子线程发生异常
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void exceptionThread() throws InterruptedException {
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
    }

    /**
     * 在主线程尝试通过try catch捕获异常
     */
    private static void catchInMain() {
        try {
            exceptionThread();
        } catch (Exception e) {
            //无法捕获发生在其他线程中的异常
            log.error("捕获到了异常?", e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExceptionInChildThread.catchInMain();
    }

}

(错误的)预期:
- 在运行第一个线程的时候发生了异常，被catch捕获，打印捕获到了异常?和异常堆栈且后面的线程将不会运行。
实际运行结果:
- 并不符合预期。
- 没有被try catch捕获。
- 后续的线程没有因为第一个线程发生异常而跳过。

image.png

结论:
- 无法在一个线程中通过try catch捕获另外一个线程的异常。

# 解决方案

在每个线程内部run()方法内通过try catch捕获当前线程发生的异常。
- 缺点：每个线程都需要编写重复的try catch 代码
使用线程异常处理器UncaughtExceptionHandler
- 给所有线程设置统一的异常处理器
- 给每个线程设置特定的异常处理器
- 给线程组设置异常处理器
- 给线程池设置异常处理器
  - 因为线程池也是通过new Thread()的方式创建的线程，所以思想与上面两种方法一致。
  - 注意：execute()与submit()方式对异常处理的不同。

# 在线程内部`run()`通过try catch捕获异常

/**
 * @author 喜欢天文的pony站长
 * Created on 2020/6/16.
 */
@Slf4j
public class ExceptionInChildThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        try {
            //do something else...
            throw new RuntimeException("子线程发生了异常...");
        } catch (Exception e) {
            log.error("在线程内部捕获异常", e);
        }
    }

    /**
     * 模拟子线程发生异常
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void exceptionThread() throws InterruptedException {
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
    }

    /**
     * 在主线程尝试通过try catch捕获异常
     */
    private static void catchInMain() {
        try {
            exceptionThread();
        } catch (Exception e) {
            //无法捕获发生在其他线程中的异常
            log.error("捕获到了异常?", e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExceptionInChildThread.catchInMain();
    }
}

结果:
- 成功在子线程内部run()方法捕获到了异常

image.png

# 使用线程异常处理器`UncaughtExceptionHandler`

当一个线程由于未捕获异常而退出时，JVM会把这个事件报告给应用程序提供的UncaughtExceptionHandler异常处理器

自定义线程异常处理器

/**
 * 自定义线程未捕获异常处理器
 *
 * @author futao
 * @date 2020/6/17
 */
public class CustomThreadUncaughtExceptionHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CustomThreadUncaughtExceptionHandler.class);

    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        LOGGER.error("捕获到线程发生的异常，线程信息:[{}]", JSON.toJSONString(t), e);
    }
}

使用:

1. 全局:

Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new CustomThreadUncaughtExceptionHandler());
- 通过调用Thread的静态方法setDefaultUncaughtExceptionHandler()，设置Thread的静态属性defaultUncaughtExceptionHandler.为我们自定义的异常处理器。
- 源码:
测试:

/**
 * @author 喜欢天文的pony站长
 * Created on 2020/6/16.
 */
@Slf4j
public class ExceptionInChildThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        throw new RuntimeException("子线程发生了异常...");
    }

    /**
     * 模拟子线程发生异常
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void exceptionThread() throws InterruptedException {
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //设置全局的线程异常处理器
        Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new CustomThreadUncaughtExceptionHandler());
        exceptionThread();
    }
}

结果: 成功捕获

image.png

2. 为指定线程设置特定的异常处理器

细心的同学已经发现了，在上面Thread类的截图中，还有一个实例属性private volatile UncaughtExceptionHandler uncaughtExceptionHandler;。通过给这个属性赋值，可以实现为每个线程对象设置不同的异常处理器。
测试使用

/**
 * @author 喜欢天文的pony站长
 * Created on 2020/6/16.
 */
@Slf4j
public class ExceptionInChildThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        throw new RuntimeException("子线程发生了异常...");
    }

    /**
     * 模拟子线程发生异常
     *
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void exceptionThread() throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(new ExceptionInChildThread());
        //为指定线程设置特定的异常处理器
        thread1.setUncaughtExceptionHandler(new CustomThreadUncaughtExceptionHandler());
        thread1.start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);

        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);

        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);

        new Thread(new ExceptionInChildThread()).start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        exceptionThread();
    }
}

结果: 成功捕获线程1的异常信息

3. 线程组

/**
 * @author futao
 * @date 2020/6/20
 */
@Slf4j
public class ExceptionInThreadGroup implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        throw new RuntimeException("线程任务发生了异常");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup("只知道抛出异常的线程组...") {
            @Override
            public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
                super.uncaughtException(t, e);
                log.error("线程组内捕获到线程[{},{}]异常", t.getId(), t.getName(), e);
            }
        };
        ExceptionInThreadGroup exceptionInThreadGroup = new ExceptionInThreadGroup();

        new Thread(threadGroup, exceptionInThreadGroup, "线程1").start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300L);

        //优先获取绑定在thread对象上的异常处理器
        Thread thread = new Thread(threadGroup, exceptionInThreadGroup, "线程2");
        thread.setUncaughtExceptionHandler(new CustomThreadUncaughtExceptionHandler());
        thread.start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300L);

        new Thread(threadGroup, exceptionInThreadGroup, "线程3").start();
    }
}

结果:

4. 线程池

/**
 * @author futao
 * @date 2020/6/17
 */
public class CatchThreadPoolException {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                4,
                1L,
                TimeUnit.MINUTES,
                new LinkedBlockingDeque<>(1024),
                new ThreadFactory() {
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        Thread thread = new Thread(r);
                        //设置线程异常处理器
                        thread.setUncaughtExceptionHandler(new CustomThreadUncaughtExceptionHandler());
                        return thread;
                    }
                }
        );

        threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
                                       @Override
                                       public void run() {
                                           throw new RuntimeException("execute()发生异常");
                                       }
                                   }
        );

        threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                throw new RuntimeException("submit.run()发生异常");
            }
        });

        threadPoolExecutor.submit(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                throw new RuntimeException("submit.call()发生异常");
            }
        });
      threadPoolExecutor.shutdown();
    }
}

结果: 并不符合预期，预期应该捕获三个异常
- 只捕获到了通过execute()提交的任务的异常
- 没有捕获到通过submit()提交的任务的异常
通过afterExecute()捕获submit()任务的异常
- 通过submit()方法的源码可以发现，submit()是将runnable()封装成了RunnableFuture<Void>，并最终调用execute(ftask);执行。


/**
 * @author futao
 * @date 2020/6/17
 */
@Slf4j
public class CatchThreadPoolException {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                4,
                1L,
                TimeUnit.MINUTES,
                new LinkedBlockingDeque<>(1024),
                new ThreadFactory() {
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        Thread thread = new Thread(r);
                        //设置线程异常处理器
                        thread.setUncaughtExceptionHandler(new CustomThreadUncaughtExceptionHandler());
                        return thread;
                    }
                }
        ) {
            /**
             * 捕获{@code FutureTask<?>}抛出的异常
             *
             * @param r
             * @param t
             */
            @Override
            protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
                super.afterExecute(r, t);
                if (r instanceof FutureTask<?>) {
                    try {
                        //get()的时候会将异常内的异常抛出
                        ((FutureTask<?>) r).get();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    } catch (ExecutionException e) {
                        log.error("捕获到线程的异常返回值", e);
                    }
                }
                //Throwable t永远为null，拿不到异常信息
                //log.error("afterExecute中捕获到异常，", t);
            }
        };

        threadPoolExecutor.execute(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               throw new RuntimeException("execute()发生异常");
           }
       }
        );
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);

        threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                throw new RuntimeException("submit.run()发生异常");
            }
        });
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);

        threadPoolExecutor.submit(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                throw new RuntimeException("submit.call()发生异常");
            }
        }).get();   //get()的时候会将异常抛出

        threadPoolExecutor.shutdown();
    }
}

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# 本文源代码

https://github.com/FutaoSmile/learn-thread/tree/master/src/main/java/com/futao/learn/threads/捕获线程异常

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Java多线程：捕获线程异常

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# 可以在当前通过`try catch`的方式捕获其他线程抛出的异常吗?'

# 解决方案

# 在线程内部`run()`通过try catch捕获异常

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