线程池的工作原理

JDK中提交线程到线程池，有几种方式，哪一种方式是工作中不能使用的，无法捕捉异常

两种提交任务的方法

ExecutorService 提供了两种提交任务的方法：

execute()：提交不需要返回值的任务

submit()：提交需要返回值的任务

execute

  void execute(Runnable command)

```execute()` 的参数是一个 Runnable，也没有返回值。因此提交后无法判断该任务是否被线程池执行成功。

ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
executor.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {//do something}
});

submit

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);

submit() 有三种重载，参数可以是 Callable 也可以是 Runnable。

源码如下：

同时它会返回一个 Funture 对象，通过它我们可以判断任务是否执行成功。

获得执行结果调用 Future.get() 方法，这个方法会阻塞当前线程直到任务完成。

提交一个 Callable 任务时，需要使用 FutureTask 包一层：

FutureTask futureTask = new FutureTask(new Callable<String>() {    //创建 Callable 任务@Overridepublic String call() throws Exception {String result = "";//do somethingreturn result;}
});
Future<?> submit = executor.submit(futureTask);    //提交到线程池
try {Object result = submit.get();    //获取结果
} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();
}

对于无法捕获异常这一块：

  在实际开发中，我们常常会用到线程池，但任务一旦提交到线程池之后，如果发生异常之后，怎么处理？ 怎么获取到异常信息？在了解这个问题之前，可以先看一下 线程池的源码解析，从源码中我们知道了线程池的提交方式：submit 和execute 的区别，接下来分别使用他们执行带有异常的任务！看结果是怎么样的！

我们先用伪代码模拟一下线程池抛异常的场景：

public class ThreadPoolException {public static void main(String[] args) {//创建一个线程池ExecutorService executorService= Executors.newFixedThreadPool(1);//当线程池抛出异常后 submit无提示，其他线程继续执行executorService.submit(new task());//当线程池抛出异常后 execute抛出异常，其他线程继续执行新任务executorService.execute(new task());}
}
//任务类
class task implements  Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println("进入了task方法！！！");int i=1/0;}
}

运行结果：

  可以看到：submit 不打印异常信息，而 execute 则会打印异常信息！，submit 的方式不打印异常信息，显然在生产中，是不可行的，因为我们无法保证线程中的任务永不异常，而如果使用 submit 的方式出现了异常，直接如上写法，我们将无法获取到异常信息，做出对应的判断和处理，所以下一步需要知道如何获取线程池抛出的异常！

submit() 想要获取异常信息就必须使用 get() 方法！！

//当线程池抛出异常后 submit无提示，其他线程继续执行
Future<?> submit = executorService.submit(new task());
submit.get();

submit 打印异常信息如下：

方案一：使用 try -catch

public class ThreadPoolException {public static void main(String[] args) {//创建一个线程池ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);//当线程池抛出异常后 submit无提示，其他线程继续执行executorService.submit(new task());//当线程池抛出异常后 execute抛出异常，其他线程继续执行新任务executorService.execute(new task());}
}
// 任务类
class task implements Runnable {@Overridepublic void run() {try {System.out.println("进入了task方法！！！");int i = 1 / 0;} catch (Exception e) {System.out.println("使用了try -catch 捕获异常" + e);}}
}

打印结果：

可以看到 submit 和 execute都清晰易懂的捕获到了异常，可以知道我们的任务出现了问题，而不是消失的无影无踪

方案二：submit()未打印异常信息- 使用Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler方法捕获异常

方案一中，每一个任务都要加一个try-catch 实在是太麻烦了，而且代码也不好看，那么这样想的话，可以用Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler方法捕获异常

UncaughtExceptionHandler 是Thread类一个内部类，也是一个函数式接口。

内部的uncaughtException是一个处理线程内发生的异常的方法，参数为线程对象t和异常对象e。

应用在线程池中如下所示：重写它的线程工厂方法，在线程工厂创建线程的时候，都赋予UncaughtExceptionHandler处理器对象。

public class ThreadPoolException {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//1.实现一个自己的线程池工厂ThreadFactory factory = (Runnable r) -> {//创建一个线程Thread t = new Thread(r);//给创建的线程设置UncaughtExceptionHandler对象 里面实现异常的默认逻辑t.setDefaultUncaughtExceptionHandler((Thread thread1, Throwable e) -> {System.out.println("线程工厂设置的exceptionHandler" + e.getMessage());});return t;};//2.创建一个自己定义的线程池，使用自己定义的线程工厂ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(1,1,0,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue(10),factory);// submit无提示executorService.submit(new task());Thread.sleep(1000);System.out.println("==================为检验打印结果，1秒后执行execute方法");// execute 方法被线程工厂factory 的UncaughtExceptionHandler捕捉到异常executorService.execute(new task());}
}
class task implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("进入了task方法！！！");int i = 1 / 0;}
}

打印结果如下：

根据打印结果我们看到，execute 方法被线程工厂 factory 中设置的 UncaughtExceptionHandler 捕捉到异常，而submit 方法却没有任何反应！说明 UncaughtExceptionHandler 在 submit 中并没有被调用。这是为什么呢？

在日常使用中，我们知道，execute 和 submit 最大的区别就是 execute 没有返回值，submit 有返回值。submit 返回的是一个 future ，可以通过这个 future 取到线程执行的结果或者异常信息。

接下来，验证猜想：

首先看一下 submit 和 execute 的源码：

submit 源码在底层还是调用的 execute 方法，只不过多一层 Future 封装，并返回了这个 Future，这也解释了为什么submit 会有返回值

源码：

//submit()方法public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {if (task == null) throw new NullPointerException();//execute内部执行这个对象内部的逻辑，然后将结果或者异常 set到这个ftask里面RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task); // 执行execute方法execute(ftask); //返回这个ftaskreturn ftask;}

可以看到 submit 也是调用的 execute，在 execute 方法中，我们的任务被提交到了 addWorker(command, true) ，然后为每一个任务创建一个 Worker 去处理这个线程，这个Worker也是一个线程，执行任务时调用的就是 Worker 的 run 方法！run 方法内部又调用了 runworker 方法！如下所示：

public void run() {runWorker(this);}
final void runWorker(Worker w) {Thread wt = Thread.currentThread();Runnable task = w.firstTask;w.firstTask = null;w.unlock(); // allow interruptsboolean completedAbruptly = true;try {//这里就是线程可以重用的原因，循环+条件判断，不断从队列中取任务        //还有一个问题就是非核心线程的超时删除是怎么解决的//主要就是getTask方法()见下文③while (task != null || (task = getTask()) != null) {w.lock();if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||(Thread.interrupted() &&runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&!wt.isInterrupted())wt.interrupt();try {beforeExecute(wt, task);Throwable thrown = null;try {//执行线程task.run();//异常处理} catch (RuntimeException x) {thrown = x; throw x;} catch (Error x) {thrown = x; throw x;} catch (Throwable x) {thrown = x; throw new Error(x);} finally {//execute的方式可以重写此方法处理异常afterExecute(task, thrown);}} finally {task = null;w.completedTasks++;w.unlock();}}//出现异常时completedAbruptly不会被修改为falsecompletedAbruptly = false;} finally {//如果如果completedAbruptly值为true，则出现异常，则添加新的Worker处理后边的线程processWorkerExit(w, completedAbruptly);}}

核心就在 task.run(); 这个方法里面了， 期间如果发生异常会被抛出。

• 如果用execute提交的任务，会被封装成了一个runable任务，然后进去 再被封装成一个worker,最后在worker的run方法里面调用runWoker方法， runWoker方法里面执行任务任务，如果任务出现异常，用try-catch捕获异常往外面抛，我们在最外层使用try-catch捕获到了 runWoker方法中抛出的异常。因此我们在execute中看到了我们的任务的异常信息。
• 那么为什么submit没有异常信息呢？ 因为submit是将任务封装成了一个futureTask ，然后这个futureTask被封装成worker，在woker的run方法里面，最终调用的是futureTask的run方法， 猜测里面是直接吞掉了异常，并没有抛出异常，因此在worker的runWorker方法里面无法捕获到异常。

下面来看一下futureTask的run方法，果不其然，在try-catch中吞掉了异常，将异常放到了 setException(ex);里面

public void run() {if (state != NEW ||!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,null, Thread.currentThread()))return;try {Callable<V> c = callable;if (c != null && state == NEW) {V result;boolean ran;try {result = c.call();ran = true;} catch (Throwable ex) {result = null;ran = false;//在此方法中设置了异常信息setException(ex);}if (ran)set(result);}//省略下文
// 。。。。。。
//setException(ex)`方法如下：将异常对象赋予`outcome
protected void setException(Throwable t) {if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {//将异常对象赋予outcome，记住这个outcome，outcome = t;UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final statefinishCompletion();}}

将异常对象赋予outcome有什么用呢？这个outcome是什么呢？当我们使用submit返回Future对象，并使用Future.get()时， 会调用内部的report方法！

public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {int s = state;if (s <= COMPLETING)s = awaitDone(false, 0L);//注意这个方法return report(s);
}

reoport里面实际上返回的是outcome ,刚好之前的异常就set到了这个outcome里面

private V report(int s) throws ExecutionException {//设置`outcome`Object x = outcome;if (s == NORMAL)//返回`outcome`return (V)x;if (s >= CANCELLED)throw new CancellationException();throw new ExecutionException((Throwable)x);
}

因此，在用submit提交的时候，runable对象被封装成了future ，future 里面的 run方法在处理异常时， try-catch了所有的异常，通过setException(ex);方法设置到了变量outcome里面， 可以通过future.get获取到outcome。

所以在submit提交的时候，里面发生了异常， 是不会有任何抛出信息的。而通过future.get（）可以获取到submit抛出的异常！在submit里面，除了从返回结果里面取到异常之外, 没有其他方法。因此，在不需要返回结果的情况下，最好用execute ，这样就算没有写try-catch，疏漏了异常捕捉，也不至于丢掉异常信息。

方案三：重写afterExecute进行异常处理

通过上述源码分析，在excute的方法里面，可以通过重写afterExecute进行异常处理，但是注意！ 这个也只适用于excute提交(submit的方式比较麻烦，下面说)，因为submit的task.run里面把异常吞了，根本不会跑出来异常，因此也不会有异常进入到afterExecute里面。

在runWorker里面，调用task.run之后，会调用线程池的 afterExecute(task, thrown) 方法

final void runWorker(Worker w) {
//当前线程Thread wt = Thread.currentThread();//我们的提交的任务Runnable task = w.firstTask;w.firstTask = null;w.unlock(); // allow interruptsboolean completedAbruptly = true;try {while (task != null || (task = getTask()) != null) {w.lock();if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||(Thread.interrupted() &&runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&!wt.isInterrupted())wt.interrupt();try {beforeExecute(wt, task);Throwable thrown = null;try {//直接就调用了task的run方法 task.run(); //如果是futuretask的run,里面是吞掉了异常，不会有异常抛出，// 因此Throwable thrown = null;  也不会进入到catch里面} catch (RuntimeException x) {thrown = x; throw x;} catch (Error x) {thrown = x; throw x;} catch (Throwable x) {thrown = x; throw new Error(x);} finally {//调用线程池的afterExecute方法 传入了task和异常afterExecute(task, thrown);}} finally {task = null;w.completedTasks++;w.unlock();}}completedAbruptly = false;} finally {processWorkerExit(w, completedAbruptly);}}

重写afterExecute处理execute提交的异常:

public class ThreadPoolException3 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {//1.创建一个自己定义的线程池ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2,3,0,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue(10)) {//重写afterExecute方法@Overrideprotected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {System.out.println("afterExecute里面获取到异常信息，处理异常" + t.getMessage());}};//当线程池抛出异常后 executeexecutorService.execute(new task());}
}
class task3 implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("进入了task方法！！！");int i = 1 / 0;}
}

执行结果：我们可以在afterExecute方法内部对异常进行处理

如果要用这个afterExecute处理submit提交的异常， 要额外处理。判断Throwable是否是FutureTask，如果是代表是submit提交的异常，代码如下：

public class ThreadPoolException3 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {//1.创建一个自己定义的线程池ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2,3,0,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue(10)) {//重写afterExecute方法@Overrideprotected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {//这个是excute提交的时候if (t != null) {System.out.println("afterExecute里面获取到excute提交的异常信息，处理异常" + t.getMessage());}//如果r的实际类型是FutureTask 那么是submit提交的，所以可以在里面get到异常if (r instanceof FutureTask) {try {Future<?> future = (Future<?>) r;//get获取异常future.get();} catch (Exception e) {System.out.println("afterExecute里面获取到submit提交的异常信息，处理异常" + e);}}}};//当线程池抛出异常后 executeexecutorService.execute(new task());//当线程池抛出异常后 submitexecutorService.submit(new task());}
}
class task3 implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("进入了task方法！！！");int i = 1 / 0;}
}

处理结果：

可以看到使用重写afterExecute这种方式，既可以处理execute抛出的异常，也可以处理submit抛出的异常