Java thread中对异常的处理策略

前言

    想讨论这个话题有一段时间了。记得几年前的时候去面试，有人就问过我一个类似的问题。就是java thread中对于异常的处理情况。由于java thread本身牵涉到并发、锁等相关的问题已经够复杂了。再加上异常处理这些东西，使得它更加特殊。 概括起来，不外乎是三个主要的问题。1. 在java启动的线程里可以抛出异常吗？ 2. 在启动的线程里可以捕捉异常吗？ 3. 如果可以捕捉异常，对于checked exception和unchecked exception，他们分别有什么的处理方式呢？

     现在， 我们就一个个的来讨论。

线程里抛出异常

    我们可以尝试一下在线程里抛异常。按照我们的理解，假定我们要在某个方法里抛异常，需要在该定义的方法头也加上声明。那么一个最简单的方式可能如下：

Java代码  

1. public class Task implements Runnable {  
2.   
3.     @Override  
4.     public void run() throws Exception {  
5.         int number0 = Integer.parseInt("1");  
6.         throw new Exception("Just for test");  
7.     }  
8. }  

    可是，如果我们去编译上面这段代码，会发现根本就编译不过去的。系统报的错误是：

Java代码  

1. Task.java:3: error: run() in Task cannot implement run() in Runnable  
2.     public void run() throws Exception {  
3.                 ^  
4.   overridden method does not throw Exception  
5. 1 error  

     由此我们发现这种方式行不通。也就是说，在线程里直接抛异常是不行的。可是，这又会引出一个问题，如果我们在线程代码里头确实是产生了异常，那该怎么办呢？比如说，我们通过一个线程访问一些文件或者对网络进行IO操作，结果产生了异常。或者说访问某些资源的时候系统崩溃了。这样的场景是确实可能会发生的，我们就需要针对这些情况进行进一步的讨论。

异常处理的几种方式

     在前面提到的几种在线程访问资源产生了异常的情况。我们可以看，比如说我们访问文件系统的时候，会抛出IOException, FileNotFoundException等异常。我们在访问的代码里实际上是需要采用两种方式来处理的。一种是在使用改资源的方法头增加throws IOException, FileNotFoundException等异常的修饰。还有一种是直接在这部分的代码块增加try/catch部分。由前面我们的讨论已经发现，在方法声明加throws Exception的方式是行不通的。那么就只有使用try/catch这么一种方式了。

    另外，我们也知道，在异常的处理上，一般异常可以分为checked exception和unchecked exception。作为unchecked exception，他们通常是指一些比较严重的系统错误或者系统设计错误，比如Error, OutOfMemoryError或者系统直接就崩溃了。对于这种异常发生的时候，我们一般是无能为力也没法恢复的。那么这种情况的发生，我们会怎么来处理呢？

checked exception

     在线程里面处理checked exception，按照我们以前的理解，我们是可以直接捕捉它来处理的。在一些thread的示例里我们也见过。比如说下面的一部分代码：

Java代码  

1. import java.util.Date;  
2. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
3.   
4. public class FileLock implements Runnable {  
5.     @Override  
6.     public void run() {  
7.         for(int i = 0; i < 10; i++) {  
8.             System.out.printf("%s\n", new Date());  
9.             try {  
10.                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  
11.             } catch(InterruptedException e) {  
12.                 System.out.printf("The FileClock has been interrupted");  
13.             }  
14.         }  
15.     }  
16. }  

     我们定义了一个线程执行代码，并且在这里因为调用TimeUnit.SECONDS.sleep()方法而需要捕捉异常。因为这个方法本身就会抛出InterruptedException，我们必须要用try/catch块来处理。

     我们启动该线程并和它交互的代码如下：

Java代码  

1. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
2.   
3. public class Main {  
4.     public static void main(String[] args) {  
5.         // Creates a FileClock runnable object and a Thread  
6.         // to run it  
7.         FileClock clock=new FileClock();  
8.         Thread thread=new Thread(clock);  
9.           
10.         // Starts the Thread  
11.         thread.start();  
12.         try {  
13.             // Waits five seconds  
14.             TimeUnit.SECONDS.sleep(5);  
15.         } catch (InterruptedException e) {  
16.             e.printStackTrace();  
17.         };  
18.         // Interrupts the Thread  
19.         thread.interrupt();  
20.     }  
21. }  

     这部分的代码是启动FileLock线程并尝试去中断它。我们可以发现在运行的时候FileLock里面执行的代码能够正常的处理异常。

    因此，在thread里面，如果要处理checked exception，简单的一个try/catch块就可以了。

unchecked exception

     对于这种unchecked exception，相对来说就会不一样一点。实际上，在Thread的定义里有一个实例方法：setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler). 这个方法可以用来处理一些unchecked exception。那么，这种情况的场景是如何的呢？

    setUncaughtExceptionHandler()方法相当于一个事件注册的入口。在jdk里面，该方法的定义如下：

Java代码  

1. public void setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh) {  
2.     checkAccess();  
3.     uncaughtExceptionHandler = eh;  
4. }  

     而UncaughtExceptionHandler则是一个接口，它的声明如下：

Java代码  

1. public interface UncaughtExceptionHandler {  
2.     /** 
3.      * Method invoked when the given thread terminates due to the 
4.      * given uncaught exception. 
5.      * <p>Any exception thrown by this method will be ignored by the 
6.      * Java Virtual Machine. 
7.      * @param t the thread 
8.      * @param e the exception 
9.     */  
10.     void uncaughtException(Thread t, Throwable e);  
11. }  

     在异常发生的时候，我们传入的UncaughtExceptionHandler参数的uncaughtException方法会被调用。

     综合前面的讨论，我们这边要实现handle unchecked exception的方法的具体步骤可以总结如下：

1. 定义一个类实现UncaughtExceptionHandler接口。在实现的方法里包含对异常处理的逻辑和步骤。

2. 定义线程执行结构和逻辑。这一步和普通线程定义一样。

3. 在创建和执行改子线程的方法里在thread.start()语句前增加一个thread.setUncaughtExceptionHandler语句来实现处理逻辑的注册。

    下面，我们就按照这里定义的步骤来实现一个示例：

    首先是实现UncaughtExceptionHandler接口部分：

Java代码  

1. import java.lang.Thread.UncaughtExceptionHandler;  
2.   
3. public class ExceptionHandler implements UncaughtExceptionHandler {  
4.     public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {  
5.         System.out.printf("An exception has been captured\n");  
6.         System.out.printf("Thread: %s\n", t.getId());  
7.         System.out.printf("Exception: %s: %s\n",   
8.                 e.getClass().getName(), e.getMessage());  
9.         System.out.printf("Stack Trace: \n");  
10.         e.printStackTrace(System.out);  
11.         System.out.printf("Thread status: %s\n", t.getState());  
12.     }  
13. }  

     这里我们添加的异常处理逻辑很简单，只是把线程的信息和异常信息都打印出来。

    然后，我们定义线程的内容，这里，我们故意让该线程产生一个unchecked exception:

Java代码  

1. public class Task implements Runnable {  
2.   
3.     @Override  
4.     public void run() {  
5.         int number0 = Integer.parseInt("TTT");  
6.     }  
7. }  

     从这代码里我们可以看到，Integer.parseInt()里面的参数是错误的，肯定会抛出一个异常来。

    现在，我们再把创建线程和注册处理逻辑的部分补上来：

Java代码  

1. public class Main {  
2.     public static void main(String[] args) {  
3.         Task task = new Task();  
4.         Thread thread = new Thread(task);  
5.         thread.setUncaughtExceptionHandler(new ExceptionHandler());  
6.         thread.start();  
7.     }  
8. }  

     现在我们去执行整个程序，会发现有如下的结果：

Java代码  

1. An exception has been captured  
2. Thread: 8  
3. Exception: java.lang.NumberFormatException: For input string: "TTT"  
4. Stack Trace:   
5. java.lang.NumberFormatException: For input string: "TTT"  
6.     at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)  
7.     at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:492)  
8.     at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:527)  
9.     at Task.run(Task.java:5)  
10.     at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)  
11. Thread status: RUNNABLE  

    这部分的输出正好就是我们前面实现UncaughtExceptionHandler接口的定义。

    因此，对于unchecked exception，我们也可以采用类似事件注册的机制做一定程度的处理。

总结

     Java thread里面关于异常的部分比较奇特。你不能直接在一个线程里去抛出异常。一般在线程里碰到checked exception，推荐的做法是采用try/catch块来处理。而对于unchecked exception，比较合理的方式是注册一个实现UncaughtExceptionHandler接口的对象实例来处理。这些细节的东西如果没有碰到过确实很难回答。

原文: http://shmilyaw-hotmail-com.iteye.com/blog/1881302