Java 线程池的异常处理机制 错误使用submit导致异常被吞掉，导致UncaughtExceptionHandler不生效

提交线程池的任务出了异常会怎么样？任务本身出现异常时会怎样呢？
我们来看一个例子：提交 10 个任务到线程池异步处理，第 5 个任务抛出一个 RuntimeException，每个任务完成后都会输出一行日志：

@GetMapping("execute")
public void execute() throws InterruptedException {String prefix = "test";ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(1, new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat(prefix+"%d").get());//提交10个任务到线程池处理，第5个任务会抛出运行时异常IntStream.rangeClosed(1, 10).forEach(i -> threadPool.execute(() -> {if (i == 5) throw new RuntimeException("error");log.info("I'm done : {}", i);}));threadPool.shutdown();threadPool.awaitTermination(1, TimeUnit.HOURS);
}

观察日志可以发现两点：

...
[14:33:55.990] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:26  ] - I'm done : 4
Exception in thread "test0" java.lang.RuntimeException: errorat org.geekbang.time.commonmistakes.exception.demo3.ThreadPoolAndExceptionController.lambda$null$0(ThreadPoolAndExceptionController.java:25)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
[14:33:55.990] [test1] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:26  ] - I'm done : 6
...

1. 任务 1 到 4 所在的线程是 test0，任务 6 开始运行在线程 test1。由于我的线程池通过线程工厂为线程使用统一的前缀 test 加上计数器进行命名，因此从线程名的改变可以知道因为异常的抛出老线程退出了，线程池只能重新创建一个线程。如果每个异步任务都以异常结束，那么线程池可能完全起不到线程重用的作用。
2. 因为没有手动捕获异常进行处理，ThreadGroup 帮我们进行了未捕获异常的默认处理，向标准错误输出打印了出现异常的线程名称和异常信息。显然，这种没有以统一的错误日志格式记录错误信息打印出来的形式，对生产级代码是不合适的，ThreadGroup 的相关源码如下所示：

public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {if (parent != null) {parent.uncaughtException(t, e);} else {Thread.UncaughtExceptionHandler ueh =Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();if (ueh != null) {ueh.uncaughtException(t, e);} else if (!(e instanceof ThreadDeath)) {System.err.print("Exception in thread \""+ t.getName() + "\" ");e.printStackTrace(System.err);}}}

修复方式有两种：

1. 以 execute 方法提交到线程池的异步任务，最好在任务内部做好异常处理；然后设置自定义的异常处理程序作为保底，比如在声明线程池时自定义线程池的未捕获异常处理程序：

new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat(prefix+"%d").setUncaughtExceptionHandler((thread, throwable)-> log.error("ThreadPool {} got exception", thread, throwable)).get()

2. 或者设置全局的默认未捕获异常处理程序：

static {Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler((thread, throwable)->log.error("Thread {} got exception", thread, throwable));
}

通过线程池 ExecutorService 的 execute 方法提交任务到线程池处理，如果出现异常会导致线程退出，控制台输出中可以看到异常信息。那么，把 execute 方法改为 submit，线程还会退出吗，异常还能被处理程序捕获到吗？

修改代码后重新执行程序可以看到如下日志，说明线程没退出，异常也没记录被生吞了：

[15:44:33.769] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 1
[15:44:33.770] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 2
[15:44:33.770] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 3
[15:44:33.770] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 4
[15:44:33.770] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 6
[15:44:33.770] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 7
[15:44:33.770] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 8
[15:44:33.771] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 9
[15:44:33.771] [test0] [INFO ] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:47  ] - I'm done : 10

为什么会这样呢？查看 FutureTask 源码可以发现，在执行任务出现异常之后，异常存到了一个 outcome 字段中，只有在调用 get 方法获取 FutureTask 结果的时候，才会以 ExecutionException 的形式重新抛出异常：

public void run() {
...try {Callable c = callable;if (c != null && state == NEW) {V result;boolean ran;try {result = c.call();ran = true;} catch (Throwable ex) {result = null;ran = false;setException(ex);}
...
}protected void setException(Throwable t) {if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {outcome = t;UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final statefinishCompletion();}
}public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {int s = state;if (s <= COMPLETING)s = awaitDone(false, 0L);return report(s);
}private V report(int s) throws ExecutionException {Object x = outcome;if (s == NORMAL)return (V)x;if (s >= CANCELLED)throw new CancellationException();throw new ExecutionException((Throwable)x);
}

修改后的代码如下所示，我们把 submit 返回的 Future 放到了 List 中，随后遍历 List 来捕获所有任务的异常。

List tasks = IntStream.rangeClosed(1, 10).mapToObj(i -> threadPool.submit(() -> {if (i == 5) throw new RuntimeException("error");log.info("I'm done : {}", i);
})).collect(Collectors.toList());tasks.forEach(task-> {try {task.get();} catch (Exception e) {log.error("Got exception", e);}
});

执行这段程序可以看到如下的日志输出：

[15:44:13.543] [http-nio-45678-exec-1] [ERROR] [e.d.ThreadPoolAndExceptionController:69  ] - Got exception
java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.RuntimeException: error

这么做确实合乎情理。既然是以 submit 方式来提交任务，那么我们应该关心任务的执行结果，否则应该以 execute 来提交任务.

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