ForkJoinPool类中处理不受控异常

Java 9并发编程指南 目录

fork/join框架能够为ForkJoinPool类的工作线程抛出的异常设置处理器。当使用ForkJoinPool类时，需要理解任务和工作线程之间的区别。

为了使用fork/join框架，需要实现继承ForkJoinTask类、RecursiveAction或者RecursiveTask类。任务实现与框架同时执行的操作，这些操作在ForkJoinPool类中通过工作线程来执行。工作线程会执行各种任务，在ForkJoinPool类实现的工作窃取算法中，工作线程在执行的任务完成或等待另一个任务完成时查找新任务。

本节讲学习如何处理工作线程抛出的异常，需要实现两个附加元素，其工作描述如下所示：

• 第一个元素是ForkJoinWorkerThread类的继承类，实现了ForkJoinPool类的工作线程。本范例将实现抛出异常的基础子类。
• 第二个元素是创建自定义类型的工作线程的工厂。ForkJoinPool类使用工厂创建工作线程，需要实现一个类，此类实现ForkJoinWorkerThreadFactory接口，且在ForkJoinPool类的构造函数中使用此类的对象。创建的ForkJoinPool对象使用工厂创建工作线程。

实现过程

通过如下步骤实现范例：

1. 首先实现自动以工作线程类，创建名为AlwaysThrowsExceptionWorkerThread的类，继承ForkJoinWorkerThread类：

   public class AlwaysThrowsExceptionWorkerThread extends ForkJoinWorkerThread {
   

2. 实现类构造函数，将ForkJoinPool类作为参数接收，调用其父类的构造函数：

   	protected AlwaysThrowsExceptionWorkerThread(ForkJoinPool pool) {
   		super(pool);
   	}
   

3. 实现onStart()方法，这是ForkJoinWorkerThread类的方法，在工作线程开始运行时执行。此实现将在被调用时抛出RuntimeException异常。

   	protected void onStart() {
   		super.onStart();
   		throw new RuntimeException("Exception from worker thread");
   	}
   }
   

4. 现在实现创建工作线程的工厂。创建名为AlwaysThrowsExceptionWorkerThreadFactory的类，实现ForkJoinWorkerThreadFactory接口：

   public class AlwaysThrowsExceptionWorkerThreadFactory implements ForkJoinWorkerThreadFactory {
   

5. 实现newThread()方法，将ForkJoinPool对象作为参数接收并返回ForkJoinWorkerThread对象。创建AlwaysThrowsExceptionWorkerThread对象并返回：

   	@Override
   	public ForkJoinWorkerThread newThread(ForkJoinPool pool) {
   		return new AlwaysThrowsExceptionWorkerThread(pool);
   	}
   }
   

6. 实现类来管理工作线程抛出的异常，实现名为Handler的类，实现UncaughtExceptionHandler接口：

   public class Handler implements UncaughtExceptionHandler {
   

7. 实现uncaughtException()方法，将Thread对象和Throwable对象作为参数接收，且每次工作线程抛出异常时被ForkJoinPool类调用。输出信息到控制台，退出程序：

   	@Override
   	public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
   		System.out.printf("Handler: Thread %s has thrown anException.\n",t.getName());
   		System.out.printf("%s\n",e);
   		System.exit(-1);
   	}
   }
   

8. 现在实现执行在ForkJoinPool执行器中的任务，创建名为OneSecondLongTask的类，继承RecursiveAction类：

   public class OneSecondLongTask extends RecursiveAction{
   

9. 实现compute()方法，很简单的设置线程休眠1秒钟：

   	@Override
   	protected void compute() {
   		System.out.printf("Task: Starting.\n");
   		try {
   			TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
   		} catch (InterruptedException e) {
   			e.printStackTrace();
   		}
   		System.out.printf("Task: Finish.\n");
   	}
   }
   

10. 现在，实现本范例主类，创建名为Main的类，包含main()方法：

    public class Main {
    	public static void main(String[] args) {
    

11. 创建新的OneSecondLongTask对象：

    		OneSecondLongTask task=new OneSecondLongTask();
    

12. 创建新的Handler对象：

    		Handler handler = new Handler();
    

13. 创建新的AlwaysThrowsExceptionWorkerThreadFactory类：

    		AlwaysThrowsExceptionWorkerThreadFactory factory=new AlwaysThrowsExceptionWorkerThreadFactory();
    

14. 创建新的ForkJoinPool对象，传参数值2、工厂对象，处理器对象和false值：

    		ForkJoinPool pool=new ForkJoinPool(2,factory,handler,false);
    

15. 使用execute()方法执行池中的任务：

    		pool.execute(task);
    

16. 使用shutdown()方法关闭池：

    		pool.shutdown();
    

17. 使用awaitTermination()方法等待任务结束：

    		try {
    			pool.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    

18. 输出指明程序结束的信息到控制台：

    		System.out.printf("Task: Finish.\n");
    	}
    }
    

工作原理

本节实现了下列元素：

• **自定义线程类：**实现了AlwaysThrowsExceptionWorkerThread类，此类继承ForkJoinWorkerThread类且实现fork/join池中的工作线程。重写了onStart()方法，当工作线程开始运行时执行此方法，当被调用时抛出RuntimeException异常。
• **自定义线程工厂：**ForkJoinPool类使用工厂创建工作线程，当使用AlwaysThrowsExceptionWorkerThreadFactory工作线程创建ForkJoinPool对象时，我们已经实现创建对象的工厂。为了实现工作线程工厂，需要实现ForkJoinWorkerThreadFactory接口，此接口只有一个名为newThread()的方法，创建工作线程并且将其返回给ForkJoinPool类。
• **任务类：**工作线程执行发送到ForkJoinPool执行器的任务，当开始工作线程执行时，需要发送任务到ForkJoinPool执行器。任务休眠1秒钟，但是当AlwaysThrowsExceptionWorkerThread线程抛出异常时，它将永不被执行。
• **未捕获异常的处理器类 ：**当工作线程抛出异常时，ForkJoinPool类检查是否已注册异常处理器，为此已经实现了Handler类。此处理器实现了UncaughtExceptionHandler接口，此接口只有一个名为uncaughtException()的方法，此方法将抛出异常的线程作为参数接收。

在主类中，把这些元素放置在一起，传递四个参数到ForkJoinPool类的构造函数：并行级别、活跃工作线程数、在ForkJoinPool类中使用的工作线程工厂、用于工作线程未捕获异常的处理器，以及异步模式。

下图显示本范例在控制台输出的执行信息：

当执行程序时，工作线程抛出RuntimeException异常，ForkJoinPool类将异常交给处理器，处理器输出消息到控制台并退出程序。任务并未开始执行。

扩展学习

可以测试本范例两个有趣的变体：

• 如果在Handler类中注释这行代码且运行，将看到控制台输出很多信息。ForkJoinPool类试图开启工作线程执行任务，但由于总是抛出异常所以无法启动，因此一次次的去尝试：

  System.exit(-1);
  

• 如果为null值更改ForkJoinPool类构造函数的第三个参数(异常处理器)，就会发生类似情况。这种情况下，将看到JVM如何输出异常到控制台。

• 注意当实现自定义工作线程时，可能会抛出异常。

更多关注

• 第五章“Fork/Join框架”中的“创建fork/join池”小节
• 第八章“定制并发类”中的“定制在fork/join框架中运行的任务”和“实现为fork/join框架生成自定义线程的ThreadFactory接口”小节