ThreadPoolExecutor 线程池异常消失之刨根问底

目标检测框不稳定不连续?

一、情景复现

昨天,公司一个同事,急急忙忙的跑过来找我,说他的项目,出现了一个非常诡异的BUG,不知道什么情况?

同事:我用五个线程计算学生各个科目的成绩,最后汇总,本地都是正常的,但是一到测试环境就少了一科成绩,也没抛出异常,什么鬼?
油七:任务线程怎么做的?线程异常处理了吗?为啥不打印日志呢?灵魂三连击,哈哈哈(开玩笑的,这不是我的处事风格)
油七:行,咱们先看一下代码...,一顿扫描占卜之后,大致知道啥情况了。
同事:哥,我这程序还有救吗,客户下了死命令,今天解决啊。
油七:没事,小伙子,不要慌,你先把线程池这里 submit 提交改成 execute 试一下
五分钟之后...
同事:卧槽,抛出异常了,我这里计算逻辑有问题,666,这是啥原因啊,为啥我 submit 提交,异常不抛出来啊?
油七:嗯,这个问题...

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二、程序模拟

因为同事的代码逻辑比较绕,不便于咱们复现问题,因此我写了一个简单的问题实例,作为本篇文章分析的依据。程序计算用除法代替,除数取到了 0,按道理应该抛出ArithmeticException。

模拟代码

代码如下:

import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ExceptionMissMain {

	public static class Task implements Runnable {
		String name;
		int a, b;

		public Task(String name, int a, int b) {
			this.name = name;
			this.a = a;
			this.b = b;
		}

		@Override
		public void run() {
			double c = a / b;
			System.out.println("科目:" + name + ", 成绩:" + c);
		}

	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		ThreadPoolExecutor es = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new SynchronousQueue<>());
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			es.submit(new Task(String.valueOf(i), 100, i));
			//es.execute(new Task(String.valueOf(i), 100, i));
			Thread.sleep(2000);
		}
	}
}

结果输出

submit方式

科目:1, 成绩:100.0
科目:2, 成绩:50.0
科目:3, 成绩:33.0
科目:4, 成绩:25.0

缺少一科成绩,程序运行无异常抛出

execute方式

Exception in thread "pool-1-thread-1" java.lang.ArithmeticException: / by zero
at com.tiny.juc.boot.pool.ExceptionMissMain$Task.run(ExceptionMissMain.java:30)
at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1128)
at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:628)
at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:830)

科目:1, 成绩:100.0
科目:2, 成绩:50.0
科目:3, 成绩:33.0
科目:4, 成绩:25.0

缺少一科成绩,程序运行异常抛出

三、刨根问底

看到上面两种方式提交任务,输出结果的不同,submit方式异常没有了,execute方式抛出了异常,很多人肯定都出现了疑问?

别纠结了,直接动手刨坟吧,看一看源代码中两个方式究竟是如何实现的,不就真相大白了吗?just do it!我们采用断点调试的方式,一步一步查看程序运行的过程。

源码追击

execute实现

1.首先咱们来看一下execute方法的实现,发现程序正常会进入addWorker方法

2.咱们来看一下addWorker方法,做了哪些事情?观察下面的代码,我们会发现,addWorker方法先创建了一个Worker对象,并且将传入的Runnable类型的task传入到新建的Worker中,然后再从Worker对象中拿出thread变量,再调用了当前Worker的thread的start方法。疑问:start()方法运行的是什么代码?,Worker对象创建都干了什么事情?Worker对象的thread是怎么创建的?

3.带着第二步的疑问,咱们再来一次,这次进到 new Worker 里面,看一下。我们会发现,Worker对象新建的时候,将自己作为目标对象创建了一个线程,并且赋给了Worker中的thread,我们看到Worker类实现了Runnable接口,所以也就是说上一步里面 t.start() 方法,调用的就是目标对象 Worker 自己的 run 方法。

4.为了验证第三步的解释,我们在 Thread 类中 run 方法与 Worker 类中的 run 方法,分别打上断点,再运行。发现,确实和我们预想的一样,程序先进入了 Thread 类中run 方法,后调用了Worker类中的 run 方法,继而调用了Worker类中 runWorker 方法。

一文读懂云上DevOps能力体系

5.那么现在,我们再看一下runWorker干了什么事情?我们发现runWorker获取了Worker对象的Runnable task(也就是我们创建的任务),并且调用了我们任务的run 方法。

6.OK,我们现在只需要看一下,runWorker task.run()方法调用这里的异常处理,就明白了。我们发现,此处运行有异常捕获,try catch 了Throwable 异常,且向上抛出了,而我们的程序除数取到 0 的异常ArithmeticException,也包括在其中。

注释:看到这我们就明白了,前面的程序为什么execute方法会抛出异常了吧,行吧,都散了吧。什么,我才刚看爽,你就叫我走?还有submit呢,为啥不抛异常啊,什么情况还没说呢,别想溜。。。好吧,咱们继续看下 submit的底层实现。

submit实现

1.首先咱们来看一下submit方法的实现,发现程序会将我们提交的任务通过newTaskFor方法转换成FutureTask
2.任务转换成FutureTask后会调用与前面一样的execute 方法

3.看到这我们就知道了,也就是说后面还是重复着前面execute执行相同的逻辑,只不过参数变成了FutureTask,那么最后在runWorker方法里面 task.run() 那里,会走FutureTask类的 run 方法,去调用我们定义的任务。
4.所以我们去FutureTask类中,看一下 run方法的实现。我们发现run 方法中 try catch了异常,并且调用了setException 方法,但是在setException方法中,将异常赋给了outcome,未见其他处理。

5.最后我们看一下FutureTask整个类中outcome 出现的地方,发现在get 方法中通过调用 report 方法返回了 outcome。

6.所以我们在程序那里,通过get方法去接收,看一下出现什么结果?结果同execute方法一样出现了异常。

Exception in thread "main" java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at java.base/java.util.concurrent.FutureTask.report(FutureTask.java:122)
	at java.base/java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:191)
	at com.tiny.juc.boot.pool.ExceptionMissMain.main(ExceptionMissMain.java:39)

注释:看到这我们终于明白,submit与execute方法实现上的差异了,以及前文的程序代码为什么submit提交不抛出异常,而execute提交抛出异常了吧。

四、总结

1)submit方法,针对异常信息捕获后调用setException 输出到FutureTask 中的outcome;
2)任务如果是用submit方法提交的,那就用futureTask的get方法去接收;
3)execute方法会将任务的异常信息,向上抛出;
4)使用线程池时,需要小心谨慎,做好程序的异常处理,日志记录;

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深入了解JavaScript中基于原型(prototype)的继承机制

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路人甲

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