30.Golang之错误和异常处理

Leefs 2022-07-25 PM 1218℃ 0条

[TOC]

### 前言

Go语言没有类似 Java 或 .NET 中的异常处理机制，虽然可以使用 defer、panic、recover 模拟，但官方并不主张这样做，Go语言的设计者认为其他语言的异常机制已被过度使用，上层逻辑需要为函数发生的异常付出太多的资源，同时，如果函数使用者觉得错误处理很麻烦而忽略错误，那么程序将在不可预知的时刻崩溃。

Go语言希望开发者将错误处理视为正常开发必须实现的环节，正确地处理每一个可能发生错误的函数，同时，Go语言使用返回值返回错误的机制，也能大幅降低编译器、运行时处理错误的复杂度，让开发者真正地掌握错误的处理。

![30.Golang之错误和异常处理01.png](https://lilinchao.com/usr/uploads/2022/07/3209813751.png)

### 一、错误和异常

+ **错误指的是可能出现问题的地方出现了问题。**

比如打开一个文件时失败，这种情况在人们的意料之中 。

+ **异常指的是不应该出现问题的地方出现了问题。**

比如引用了空指针，这种情况在人们的意料之外。

错误是业务过程的一部分，而异常不是 。

Go 中的错误也是一种类型。错误用内置的 `error` 类型表示。就像其他类型的，如 int，float64。错误值可以存储在变量中，从函数中返回，等等。

**触发错误示例**

因为这里没有存在一个文件 `go.txt` ，所以尝试打开文件将会返回一个不等于 `nil` 的错误。

```go
package main

import (
	"fmt"
	"os"
)

func main() {
	//尝试打开文件
	file, err := os.Open("/go.txt")
	// 如果打开文件时发生错误 返回一个不等于 nil 的错误
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
		return
	}
	// 如果打开文件成功,返回一个文件句柄和一个值为nil的错误
	fmt.Println(file.Name(), "success")
}
```

**运行结果**

```
open /go.txt: The system cannot find the file specified.
```

如果一个函数或方法返回一个错误，那么按照惯例，它必须是函数返回的最后一个值。因此，`Open` 函数返回的值是最后一个值。

处理错误的惯用方法是将返回的错误与nil进行比较。nil 值表示没有发生错误，而非 nil 值表示出现错误。在我们的例子中，我们检查错误是否为 nil。如果它不是 nil，我们只需打印错误并从主函数返回。

### 二、错误类型

#### 2.1 错误类型

Go 语言通过内置的错误接口提供了非常简单的错误处理机制。

在 Go 语言中，错误是一个带有以下定义的接口类型：

```go
type error interface {
    Error() string
}
```

它包含一个带有 `Error()` 字符串的方法。任何实现这个接口的类型都可以作为一个错误使用。这个方法提供了对错误的描述。

当打印错误时，`fmt.Println()` 函数在内部调用 Error() 方法来获取错误的描述。这就是错误描述是如何在一行中打印出来的。

#### 2.2 自定义错误

返回错误前，需要定义会产生哪些可能的错误，在Go语言中，使用 errors 包进行错误的定义。

**格式如下：**

```go
var err = errors.New("this is an error")
```

错误字符串由于相对固定，一般在包作用域声明，应尽量减少在使用时直接使用 errors.New 返回。

+ **errors 包**

Go语言的 errors 中对 New 的定义非常简单，代码如下：

```go
// 创建错误对象
func New(text string) error {	//将 errorString 结构体实例化，并赋值错误描述的成员
    return &errorString{text}
}
// 错误字符串
type errorString struct {	//声明 errorString 结构体，拥有一个成员，描述错误内容
    s string
}
// 返回发生何种错误
func (e *errorString) Error() string {	//实现 error 接口的 Error() 方法，该方法返回成员中的错误描述
    return e.s
}
```

`errorString` 是一个结构体类型，只有一个字符串字段 `s` 。它使用了 `errorString` 指针接收者，来实现 `error` 接口的 `Error() string` 方法。

`New` 函数有一个字符串参数，通过这个参数创建了 `errorString` 类型的变量，并返回了它的地址。于是它就创建并返回了一个新的错误。

##### 在代码中使用错误定义

> 创建了一个计算矩形面积的函数，当矩形的长和宽两者有一个为负数时，就会返回一个错误

```go
package main

import (
	"errors"
	"fmt"
)

func area(x, y int) (int, error) {
	if x <= 0 || y <= 0 {
		//通过errors.New，创建错误对象
		return 0, errors.New("参数错误,长度或宽度，不能小于等于0.")
	}
	return x * y, nil
}
func main() {
	x := 10
	//y := 10
	y := -10
	r, err := area(x, y)
	//当错误不为nil时，打印输出定义的错误信息
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
		return
	}
	fmt.Println("Area =", r)
}
```

**运行结果**

```
参数错误,长度或宽度，不能小于等于0.
```

##### 在解析中使用自定义错误

使用 `errors.New` 定义的错误字符串的错误类型是无法提供丰富的错误信息的，那么，如果需要携带错误信息返回，就需要借助**自定义结构体实现错误接口**。

```go
package main

import (
	"fmt"
)

type areaError struct {
	// 错误信息
	err string
	// 长度
	length int
	// 宽度
	width int
}

// 使用指针接收者 *areaError 实现了 error 接口的 Error() string 方法
func (e *areaError) Error() string {
	return e.err
}

// 长度为负数返回 true
func (e *areaError) lengthNegative() bool {
	return e.length < 0
}

// 宽度为负数返回 true
func (e *areaError) widthNegative() bool {
	return e.width < 0
}

func area(length, width int) (int, error) {
	err := ""
	if length < 0 {
		err += "length is less than zero"
	}
	if width < 0 {
		if err == "" {
			err = "width is less than zero"
		} else {
			err += " and width is less than zero"
		}
	}
	if err != "" {
		return 0, &areaError{err, length, width}
	}
	return length * width, nil
}

func main() {
	length := 10
	width := -10
	area, err := area(length, width)
	// 检查了错误是否为 nil
	if err != nil {
		// 断言 *areaError 类型
		if err, ok := err.(*areaError); ok {
			// 如果错误是 *areaError 类型
			// 如果长度为负数 打印错误长度具体值
			if err.lengthNegative() {
				fmt.Printf("error: 长度 %d 小于0\n", err.length)
			}
			// 如果宽度为负数 打印错误宽度具体值
			if err.widthNegative() {
				fmt.Printf("error: 宽度 %d 小于0\n", err.width)
			}
			return
		}
		fmt.Println(err)
		return
	}
	fmt.Println("Area =", area)
}
```

**运行结果**

```
error: 宽度 -10 小于0
```

相对于之前例子，这次报错结果更加具体。

### 三、异常

错误和异常是两个不同的概念，非常容易混淆。

**错误指的是可能出现问题的地方出现了问题；而异常指的是不应该出现问题的地方出现了问题。**

#### 3.1 panic

在有些情况，当程序发生异常时，无法继续运行。在这种情况下，我们会使用 `panic` 来终止程序。当函数发生 `panic` 时，它会终止运行，在执行完所有的延迟函数后，程序返回到该函数的调用方。这样的过程会一直持续下去，直到当前协程的所有函数都返回退出，然后程序会打印出 `panic` 信息，接着打印出堆栈跟踪，最后程序终止。

我们应该尽可能地使用错误，而不是使用 `panic` 和 `recover` 。只有当程序不能继续运行的时候，才应该使用 `panic` 和 `recover` 机制。

**`panic` 有两个合理的用例：**

- 发生了一个不能恢复的错误，此时程序不能继续运行。一个例子就是 web 服务器无法绑定所要求的端口。在这种情况下，就应该使用 `panic` ，因为如果不能绑定端口，啥也做不了。
- 发生了一个编程上的错误。假如我们有一个接收指针参数的方法，而其他人使用 `nil` 作为参数调用了它。在这种情况下，我们可以使用 `panic` ，因为这是一个编程错误：用 `nil` 参数调用了一个只能接收合法指针的方法。

#### 3.2 触发 panic

下面是内建函数 `panic` 的签名：

```go
func panic(v interface{})
```

当程序终止时，会打印传入 `panic` 的参数。

```go
package main

func main() {
    panic("panic error")
}
```

运行上面的程序，会打印出传入 `panic` 函数的信息，并打印出堆栈跟踪：

```go
panic: panic error
```

#### 3.3 发生 panic 时的 defer

上面已经提到了，当函数发生 `panic` 时，它会终止运行，在执行完所有的延迟函数后，程序返回到该函数的调用方。这样的过程会一直持续下去，直到当前协程的所有函数都返回退出，然后程序会打印出 `panic` 信息，接着打印出堆栈跟踪，最后程序终止。

**示例**

```go
package main

import "fmt"

func myTest() {
    defer fmt.Println("defer myTest")
    panic("panic myTest")
}
func main() {
    defer fmt.Println("defer main")
    myTest()
}
```

**运行结果**

```
defer myTest
defer main
panic: panic myTest
```

#### 3.4 recover

Go语言推荐使用recover函数将内部异常转为错误处理，这使得用户可以真正的关心业务相关的错误处理。

`recover` 是一个内建函数，用于重新获得 `panic` 协程的控制。

**下面是内建函数 `recover` 的签名：**

```go
func recover() interface{}
```

`recover` 必须在 `defer` 函数中才能生效，在其他作用域下，它是不工作的。在延迟函数内调用 `recover` ，可以取到 `panic` 的错误信息，并且停止 `panic` 续发事件，程序运行恢复正常。

**示例**

```go
package main

import "fmt"

func outOfArray(x int) {
    defer func() {
        // recover() 可以将捕获到的 panic 信息打印
        if err := recover(); err != nil {
            fmt.Println(err)
        }
    }()
    var array [5]int
    array[x] = 1
}
func main() {
    // 故意制造数组越界 触发 panic
    outOfArray(20)
    // 如果能执行到这句 说明 panic 被捕获了
    // 后续的程序能继续运行
    fmt.Println("main...")
}
```

虽然该程序触发了 `panic` ，但由于我们使用了 `recover()` 捕获了 `panic` 异常，并输出 `panic` 信息，即使 `panic` 会导致整个程序退出，但在退出前，有 `defer` 延迟函数，还是得执行完 `defer` 。

**然后程序还会继续执行下去：**

```
runtime error: index out of range [20] with length 5
main...
```

这里要注意一点，只有在相同的协程中调用 `recover` 才管用， `recover` 不能恢复一个不同协程的 `panic` 。

*附参考原文链接*

*http://www.go-edu.cn/2022/05/27/go-18-%E9%94%99%E8%AF%AF%E4%B8%8E%E5%BC%82%E5%B8%B8/*

标签: Golang基础

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