ThreadPoolExecutor 线程池异常消失之刨根问底

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...

原文解析

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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。

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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