Golang 高效实践之defer、panic、recover实践

前言

我们知道Golang处理异常是用error返回的方式，然后调用方根据error的值走不同的处理逻辑。但是，如果程序触发其他的严重异常，比如说数组越界，程序就要直接崩溃。Golang有没有一种异常捕获和恢复机制呢？这个就是本文要讲的panic和recover。其中recover要配合defer使用才能发挥出效果。

Defer

Defer语句将一个函数放入一个列表（用栈表示其实更准确）中，该列表的函数在环绕defer的函数返回时会被执行。defer通常用于简化函数的各种各样清理动作，例如关闭文件，解锁等等的释放资源的动作。例如下面的这个函数打开两个文件，从一个文件拷贝内容到另外的一个文件：

func CopyFile(dstName, srcName string) (written int64, err error) {
    src, err := os.Open(srcName)
    if err != nil {
        return
    }

    dst, err := os.Create(dstName)
    if err != nil {
        return
    }

    written, err = io.Copy(dst, src)
    dst.Close()
    src.Close()
    return
}

这段代码可以工作，但是有一个bug。如果调用os.Create失败，函数将会直接返回，并没有关闭srcName文件。修复的方法很简单，可以把src.Close的调用放在第二个return语句前面。但是当我们程序的分支比较多的时候，也就是说当该函数还有几个其他的return语句时，就需要在每个分支return前都要加上close动作。这样使得资源的清理非常繁琐而且容易遗漏。所以Golang引入了defer语句：

func CopyFile(dstName, srcName string) (written int64, err error) {
    src, err := os.Open(srcName)
    if err != nil {
        return
    }
    defer src.Close()

    dst, err := os.Create(dstName)
    if err != nil {
        return
    }
    defer dst.Close()

    return io.Copy(dst, src)
}

在每个资源申请成功的后面都加上defer自动清理，不管该函数都多少个return，资源都会被正确的释放，例如上述例子的文件一定会被关闭。

关闭defer语句，有三条简单的规则：

1.defer的函数在压栈的时候也会保存参数的值，并非在执行时取值。

func a() {
    i := 0
    defer fmt.Println(i)
    i++
    return
}

例如该示例中，变量i会在defer时就被保存起来，所以defer函数执行时i的值是0.即便后面i的值变为了1，也不会影响之前的拷贝。

2.defer函数调用的顺序是后进先出。

func b() {
    for i := 0; i < 4; i++ {
        defer fmt.Print(i)
    }
}

函数输出3210

3.defer函数可以读取和重新赋值函数的命名返回参数。

func c() (i int) {
    defer func() { i++ }()
    return 1
}

这个例子中，defer函数中在函数返回时对命名返回值i进行了加1操作，因此函数返回值是2.可能你会有疑问，规则1不是说会在defer时保存i的值吗？保存的i是0，那加1操作之后也是1啊。这里就是闭包的魅力，i的值会被立马保存，但是保存的是i的引用，也可以理解为指针。当实际执行加1操作时，i的值其实被return置为了1，defer执行了加1操作i的值也就变成了2.

Panic

Panic是内建的停止控制流的函数。相当于其他编程语言的抛异常操作。当函数F调用了panic，F的执行会被停止，在F中panic前面定义的defer操作都会被执行，然后F函数返回。对于调用者来说，调用F的行为就像调用panic（如果F函数内部没有把panic recover掉）。如果都没有捕获该panic，相当于一层层panic，程序将会crash。panic可以直接调用，也可以是程序运行时错误导致，例如数组越界。

Recover

Recover是一个从panic恢复的内建函数。Recover只有在defer的函数里面才能发挥真正的作用。如果是正常的情况（没有发生panic），调用recover将会返回nil并且没有任何影响。如果当前的goroutine panic了，recover的调用将会捕获到panic的值，并且恢复正常执行。

例如下面这个例子：

package main

import "fmt"

func main() {
    f()
    fmt.Println("Returned normally from f.")
}

func f() {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            fmt.Println("Recovered in f", r)
        }
    }()
    fmt.Println("Calling g.")
    g(0)
    fmt.Println("Returned normally from g.")
}

func g(i int) {
    if i > 3 {
        fmt.Println("Panicking!")
        panic(fmt.Sprintf("%v", i))
    }
    defer fmt.Println("Defer in g", i)
    fmt.Println("Printing in g", i)
    g(i + 1)
}

函数g接受参数i，如果i大于3时触发panic，否则对i进行加1操作。函数f的defer函数里面调用了recover并且打印recover的值（非nil的话）。

程序将会输出：

Calling g.
Printing in g 0
Printing in g 1
Printing in g 2
Printing in g 3
Panicking!
Defer in g 3
Defer in g 2
Defer in g 1
Defer in g 0
Recovered in f 4
Returned normally from f.

Panic和recover可以接受任何类型的值，因为定义为interface{}：

func panic(v interface{})

func recover() interface{}

所以工作模式相当于：

panic(value)->recover()->value

传递给panic的value最终由recover捕获。

另外defer可以配合锁的使用来确保锁的释放，例如：

mu.Lock()

Defer mu.Unlock()

需要注意的是这样会延长锁的释放时间（需要等到函数return）。

容易踩坑的一些例子

通过上面的说明，我们已经对defer，panic和recover有了比较清晰的认识，下面通过一些实战中容易踩坑的例子来加深下印象。

在循环里面使用defer

不要在循环里面使用defer，除非你真的确定defer的工作流程，例如：

只有当函数返回时defer的函数才会被执行，如果在for循环里面defer定义的函数会不断的压栈，可能会爆栈而导致程序异常。

解决方法1：将defer移动到循环之外

解决方法2：构造一层新的函数包裹defer

defer方法

没有指针的情况：

type Car struct {
  model string
}
func (c Car) PrintModel() {
  fmt.Println(c.model)
}
func main() {
  c := Car{model: "DeLorean DMC-12"}
  defer c.PrintModel()
  c.model = "Chevrolet Impala"
}

程序输出DeLorean DMC-12。根据我们前面讲的内容，defer的时候会把函数和参考拷贝一份保存起来，所以c.model的值后面改变也不会影响defer的运行。

有指针的情况：

Car PrintModel()方法定义改为：

func (c *Car) PrintModel() {
  fmt.Println(c.model)
}

程序将会输出Chevrolet Impala。这些defer虽然将函数和参数保存了起来，但是由于参数的值本身是针对，随意后面的改动会影响到defer函数的行为。

同理的例子还有：

for i := 0; i < 3; i++ {
  defer func() {
   fmt.Println(i)
  }()
}

程序将会输出：

3
3
3

因为闭包引用匿名函数外面的变量相当于是指针引用，得到的是变量的地址，实际到defer真正执行时，指针指向的内容已经发生的变化：

解决的方法：

for i := 0; i < 3; i++ {
  defer func(i int) {
   fmt.Println(i)
  }(i)
}

或者：

for i := 0; i < 3; i++ {
  defer fmt.Println(i)
}

程序输出：

2
1
0

这里就不会用到闭包的上下文引用特性，是正经的函数参数拷贝传递，所以不会有问题。

defer中修改函数error返回值

package main

import (
    "errors"
    "fmt"
)

func main() {
    {
        err := release()
        fmt.Println(err)
    }

    {
        err := correctRelease()
        fmt.Println(err)
    }
}

func release() error {
    defer func() error {
        return errors.New("error")
    }()

    return nil
}

func correctRelease() (err error) {
    defer func() {
        err = errors.New("error")
    }()
    return nil
}

release函数中error的值并不会被defer的return返回，因为匿名返回值在defer执行前就已经声明好并复制为nil。correctRelease函数能够修改返回值是因为闭包的特性，defer中的err是实际的返回值err地址引用，指向的是同一个变量。defer修改程序返回值error一般用在和recover搭配中，上述的情况属于滥用defer的一种情况，其实error函数值可以直接在程序的return中修改，不用defer。