併發王者課-青銅9：防患未然-如何處理執行緒中的異常

秦二爺發表於2021-06-09
執行緒

歡迎來到《併發王者課》，本文是該系列文章中的第9篇。

在本篇文章中，我將為你介紹執行緒中異常的處理方式以及uncaughtExceptionHandler用法。

一、新執行緒中的異常去哪了

應用程式在執行過程中，難免會出現各種意外錯誤，如果我們沒有對錯誤進行捕獲處理，會直接影響應用的執行結果，甚至導致應用崩潰。而在應用異常處理中，多執行緒的異常處理是比較重要又容易犯錯的地方。

接下來，我們通過一段程式碼模擬一種常見的多執行緒異常處理方式。

在下面的程式碼中，我們在主執行緒中建立了新執行緒nezhaThread，並期望在主執行緒中捕獲新執行緒中丟擲的異常：

 public static void main(String[] args) {
        Thread neZhaThread = new Thread() {
            public void run() {
                throw new RuntimeException("我是哪吒，我被圍攻了！");
            }
        };
        // 嘗試捕獲執行緒丟擲的異常
        try {
            neZhaThread.start();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("接收英雄異常：" + e.getMessage());
        }
    }

執行結果如下：

Exception in thread "Thread-0" java.lang.RuntimeException: 我是哪吒，我被圍攻了！
	at cn.tao.king.juc.execises1.ExceptionDemo$1.run(ExceptionDemo.java:7)

Process finished with exit code 0

對於多執行緒新手來說，可能並不能直接看出其中的不合理。然而，從執行的結果中可以看到，沒有輸出“接收英雄異常”關鍵字。也就是說，主執行緒並未能捕獲新執行緒的異常。 那這是為什麼呢？

理解這一現象，首先要從執行緒的本質出發。在Java中，每個執行緒所執行的都是獨立執行的程式碼片段，如果我們沒有主動提供執行緒間通訊和協作的機制，那麼它們彼此之間是隔離的。

換句話說，每個執行緒都要在自己的閉環內完成全部的任務處理，包括對異常的處理，如果出錯了但你沒有主動處理異常，那麼它們會按照既定的流程自我了結。

二、多執行緒中的異常處理方式

1. 從主執行緒看異常的處理

為了理解多執行緒中的錯誤處理方式，我們先看常見的主執行緒是如何處理錯誤的，畢竟相對於多執行緒，單一的主執行緒更容易讓人理解。

 public static void main(String[] args) {
        throw new NullPointerException();
    }

很明顯，上面這段程式碼將會丟擲下面錯誤資訊：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at cn.tao.king.juc.execises1.ExceptionDemo.main(ExceptionDemo.java:21)

對於類似於空指標錯誤的堆疊資訊，相信你一定並不陌生。在主執行緒中處理這樣的異常很簡單，通過編寫try、catch程式碼塊即可。但其實，除了這種方式外，我們還可以通過定義uncaughtExceptionHandler來處理主執行緒中的異常。

 public static void main(String[] args) {
        Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new MyUncaughtExceptionHandler());
        throw new NullPointerException();
    }

    // 自定義錯誤處理
    static class MyUncaughtExceptionHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
        public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
            System.out.println("出錯了！執行緒名：" + t.getName() + "，錯誤資訊：" + e.getMessage());
        }
    }

輸出結果如下：

出錯了！執行緒名：main，錯誤資訊：null

Process finished with exit code 1

你看，我們已經地捕獲了異常。然而，你可能會疑惑為什麼Thread.UncaughtExceptionHandler可以自定義錯誤處理？說到這，就不得不提Java中的異常處理方式，如下圖所示：

在Java中，我們經常可以看到空指標那樣的錯誤的堆疊資訊，然而這個堆疊實則是執行緒在出錯的情況下 “不得已” 才輸出來的。從圖中我們可以看到：

  • 當執行緒出錯時，首先會檢查當前執行緒是否指定了錯誤處理器；
  • 如果當前執行緒沒有指定錯誤處理器，則繼續檢查其所在的執行緒組是否指定（注意，前面我們已經說過，每個執行緒都是有執行緒組的）；
  • 如果當前執行緒的執行緒組也沒有指定，則繼續檢查其父執行緒是否指定；
  • 如果父執行緒同樣沒有指定錯誤處理器，則最後檢查預設處理是否設定；
  • 如果預設處理器也沒有設定，那麼將不得不輸出錯誤的堆疊資訊。

2. 多執行緒間的異常處理

不要忘記，主執行緒也是執行緒，所以當你理解了主執行緒的錯誤處理方式後，你也就理解了子執行緒中的異常處理方式，它們和主執行緒是相同的。在主執行緒中，我們可以通過Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler來設定自定義異常處理器。而在新的子執行緒中，則可以通過執行緒物件直接指定異常處理器，比如我們給前面的neZhaThread執行緒設定異常處理器：

neZhaThread.setName("哪吒");
neZhaThread.setUncaughtExceptionHandler(new MyUncaughtExceptionHandler());

那麼，設定處理器後的執行緒異常資訊則輸出如下：

出錯了！執行緒名：哪吒，錯誤資訊：我是哪吒，我被圍攻了！

Process finished with exit code 0

你看，通過定義uncaughtExceptionHandler，我們已經捕獲並處理了新執行緒丟擲的異常。

3. 理解UncaughtExceptionHandler

從上面的程式碼中，相信你已經直觀地理解UncaughtExceptionHandler用法。在Java中，UncaughtExceptionHandler用於處理執行緒突然異常終止的情況。當執行緒因某種原因丟擲未處理的異常時，JVM虛擬機器將會通過執行緒中的getUncaughtExceptionHandler查詢該執行緒的錯誤處理器，並將該執行緒和異常資訊作為引數傳遞過去。如果該執行緒沒有指定錯誤處理器，將會按照上圖所示的流程繼續查詢。

三、 定義uncaughtExceptionHandler的三個層面

1. 定義預設異常處理器

預設的錯誤處理器可以作為執行緒異常的兜底處理器，線上程和執行緒組未指定異常處理器時，可以使用預設的異常處理器。

 Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new MyUncaughtExceptionHandler());

2. 自定義特定的異常處理器

如果某個執行緒需要特定的處理器時，通過執行緒物件指定異常處理器是個很不錯的選擇。當然，這種異常處理器不可以與其他執行緒共享。

neZhaThread.setUncaughtExceptionHandler(new MyUncaughtExceptionHandler());

3. 繼承ThreadGroup

通過繼承ThreadGroup並覆寫uncaughtException可以重設當前執行緒組的異常處理器邏輯。不過要注意的是，覆寫執行緒組的行為並不常見，使用時需要慎重。

public class MyThreadGroupDemo  extends ThreadGroup{
    public MyThreadGroupDemo(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        // 在這裡重寫執行緒組的異常處理邏輯
        System.out.println("出錯了！執行緒名：" + t.getName() + "，錯誤資訊：" + e.getMessage());
    }
}

小結

以上就是關於執行緒異常處理的全部內容，在本文中我們介紹了多執行緒異常的處理方式以及uncaughtExceptionHandler的用法。對於多執行緒的異常處理應該記住：

  • 執行緒內部的異常應儘可能在其內部解決；
  • 如果主執行緒需要捕獲子執行緒異常，不可以使用try、catch，而是要使用uncaughtExceptionHandler。當然，已經在子執行緒內部捕獲的異常，主執行緒將無法捕獲。

正文到此結束，恭喜你又上了一顆星✨

夫子的試煉

  • 編寫程式碼瞭解並體驗uncaughtExceptionHandler用法。

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