面试题：Java自定义异常在多线程环境下的应用与考量

多线程Java应用中自定义异常面临的挑战与问题

异常传播问题：在多线程环境下，当一个线程抛出异常时，默认情况下，该异常不会被其他线程自动捕获和处理。例如，在一个线程池中的任务线程抛出异常，如果没有合适的处理机制，主线程可能无法感知到该异常。
线程安全问题：自定义异常类及其相关的处理逻辑如果涉及共享资源（如静态变量等），可能会导致线程安全问题。比如，多个线程同时修改异常类中的静态计数器，可能出现数据不一致的情况。

解决方案与最佳实践

使用Future获取异常：
- 分析：通过Callable接口和Future来提交任务并获取结果（包括异常）。Callable的call方法可以抛出异常，通过Future的get方法获取任务结果时，如果任务抛出异常，get方法会重新抛出该异常，从而可以在主线程捕获处理。
- 代码示例：

import java.util.concurrent.*;

class CustomException extends Exception {
    public CustomException(String message) {
        super(message);
    }
}

class Task implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws CustomException {
        throw new CustomException("自定义异常在任务中抛出");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<String> future = executorService.submit(new Task());
        try {
            String result = future.get();
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            if (e.getCause() instanceof CustomException) {
                CustomException customException = (CustomException) e.getCause();
                System.out.println("捕获到自定义异常: " + customException.getMessage());
            }
        } finally {
            executorService.shutdown();
        }
    }
}

使用Thread.UncaughtExceptionHandler：
- 分析：为线程设置UncaughtExceptionHandler，当线程因未捕获的异常而终止时，该处理器会被调用。这样可以统一处理未捕获的异常，包括自定义异常。
- 代码示例：

class CustomException extends Exception {
    public CustomException(String message) {
        super(message);
    }
}

class WorkerThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            throw new CustomException("自定义异常在工作线程中抛出");
        } catch (CustomException e) {
            // 此处可以先进行一些局部处理，然后再让全局处理器处理
            System.out.println("工作线程局部处理自定义异常: " + e.getMessage());
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread.UncaughtExceptionHandler handler = (thread, throwable) -> {
            if (throwable instanceof CustomException) {
                CustomException customException = (CustomException) throwable;
                System.out.println("全局捕获到自定义异常: " + customException.getMessage());
            }
        };
        WorkerThread workerThread = new WorkerThread();
        workerThread.setUncaughtExceptionHandler(handler);
        workerThread.start();
    }
}

避免异常类中的线程不安全操作：
- 分析：确保自定义异常类不包含可能导致线程安全问题的共享可变状态。如果异常类需要一些统计信息等，可以考虑使用线程安全的数据结构，如Atomic类。
- 代码示例：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

class CustomException extends Exception {
    private static final AtomicInteger exceptionCount = new AtomicInteger(0);
    public CustomException(String message) {
        super(message);
        exceptionCount.incrementAndGet();
    }
    public static int getExceptionCount() {
        return exceptionCount.get();
    }
}

在上述代码中，使用AtomicInteger来统计异常发生次数，保证了线程安全。

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