多线程中的异常处理

1.Thread的默认异常处理

线程不允许抛出未捕获的checked exception（比如sleep时的InterruptedException），也就是说各个线程需要自己把自己的checked exception处理掉。我们可以查看一下Thread类的run()方法声明，方法声明上没有对抛出异常进行任何约束。

    //Thread类中
    @Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();//实际上直接调用Runnable实例的run方法
        }
    }
    
    //Runnable接口中
    public abstract void run();

JVM的这种设计源自于这样一种理念：“线程是独立执行的代码片断，线程的问题应该由线程自己来解决，而不要委托到外部。”基于这样的设计理念，在Java中，线程方法的异常（无论是checked还是unchecked exception），都应该在线程代码边界之内（run方法内）进行try catch并处理掉。换句话说，我们不能捕获从线程中逃逸的异常。

2.未捕获的异常哪去了？

一个异常被抛出后，如果没有被捕获处理，则会一直向上抛。异常一旦被Thread.run() 抛出后，就不能在程序中对异常进行捕获，最终只能由JVM捕获。

    //不处理异常
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int i = 1 / 0;//发生异常
            }
        }).start();
    }

//执行结果：
Exception in thread "Thread-0" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at thread.thread.thread.Uncaught$1.run
    at java.lang.Thread.run

======================================================
    //尝试对异常进行捕获
    public static void main(String[] args) {
        try {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    int i = 1 / 0;//发生异常
                }
            }).start();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("捕获线程抛出的异常！");
        }
    }

//执行结果：
Exception in thread "Thread-0" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at thread.thread.thread.Uncaught$1.run
    at java.lang.Thread.run

上面的例子中，我们尝试在main方法中对线程中抛出的异常进行捕获，但是无济于事。

3.JVM如何处理线程中抛出的异常

查看Thread类的源码，我们可以看到有个dispatchUncaughtException方法，此方法就是用来处理线程中抛出的异常的。JVM会调用dispatchUncaughtException方法来寻找异常处理器(UncaughtExceptionHandler)，处理异常。

    // 向handler分派未捕获的异常。该方法仅由JVM调用。
    private void dispatchUncaughtException(Throwable e) {
        getUncaughtExceptionHandler().uncaughtException(this, e);
    }

    // 获取用来处理未捕获异常的handler，如果没有设置则返回当前线程所属的ThreadGroup
    public UncaughtExceptionHandler getUncaughtExceptionHandler() {
        return uncaughtExceptionHandler != null ?
            uncaughtExceptionHandler : group;
    }

UncaughtExceptionHandler必须显示的设置，否则默认为null。若为null，则使用线程默认的handler，即该线程所属的ThreadGroup。ThreadGroup自身就是一个handler，查看ThreadGroup的源码就可以发现，ThreadGroup实现了Thread.UncaughtExceptionHandler接口，并实现了默认的处理方法。默认的未捕获异常处理器处理时，会调用 System.err 进行输出，也就是直接打印到控制台了。

    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        if (parent != null) { // 父级优先处理
            parent.uncaughtException(t, e);
        } else {
            Thread.UncaughtExceptionHandler ueh = Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();
            if (ueh != null) {
                ueh.uncaughtException(t, e);
            } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) { // 没有配置handler时，默认直接打印到控制台
                System.err.print("Exception in thread ""
                                 + t.getName() + "" ");
                e.printStackTrace(System.err);
            }
        }
    }

由此可知，最终JVM是调用未捕获的异常处理器的uncaughtException()方法来处理异常的，并且是直接打印到控制台。

4.如何自定义处理异常

那么，如果我们要自己处理异常，该怎么办呢？通过前面的分析，我们已经知道了线程会使用默认的未捕获异常处理器来处理异常。自然我们可以想到，是否可以自定义未捕获异常处理器，覆盖掉默认的捕获异常处理器。实际上，Thead确实已经提供了一个setUncaughtExceptionHandler方法，我们只需要将自定义未捕获异常处理器作为参数传入进入就可以了。

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                int i = 1 / 0;//发生异常
            }
        });
        //自定义未捕获异常处理器
        thread.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
            @Override
            public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
                System.out.println("尝试捕获线程抛出的异常！");
            }
        });
        thread.start();
    }
    
//执行结果：
尝试捕获线程抛出的异常！

5.线程池中自定义处理异常

要自定义处理异常，只需要为线程提供一个自定义的UncaughtExceptionHandler。而在线程池中，该如何批量的为所有线程设置UncaughtExceptionHandler呢？我们知道，线程池中的线程是由线程工厂创建的。我们可以跟踪ThreadPoolExecutor构造方法的源码，最终定位到DefaultThreadFactory类，该类中有个newThread()方法，这就是线程产生的源头了。

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }
    
    //Executors类中
    public static ThreadFactory defaultThreadFactory() {
        return new DefaultThreadFactory();
    }
    
    //DefaultThreadFactory类中
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread(group, r,
                              namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),
                              0);
        if (t.isDaemon())
            t.setDaemon(false);
        if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        return t;
    }

找到了线程创建的源头，一切就OK了。我们可以实现一个自己的线程工厂，并覆盖默认的newThread方法，为新创建的线程提供一个UncaughtExceptionHandler，即可达到我们的目的。由于DefaultThreadFactory是Executors类的内部类，我们不能直接继承该类，只能实现该工厂类的接口——ThreadFactory接口，来实现我们自己的线程工厂。

class MyThreadFactory implements ThreadFactory {

    @Override
    public Thread newThread(Runnable r) {
        Thread t = new Thread();
        //自定义UncaughtExceptionHandler
        t.setUncaughtExceptionHandler(new MyUncaughtExceptionHandler());
        return t;
    }

}

需要注意的是，只有通过execute()方法提交任务，才能将它抛出的异常交给未捕获异常处理器。而通过submit()方法提交的任务，无论是抛出未检查异常还是已检查异常，都将被认为是任务返回状态的一部分。如果一个由submit()方法提交的任务由于抛出了异常而结束，该异常将被Future.get()封装在ExecutionException中重新抛出。 

参考：

多线程异常处理 

线程的异常处理机制