Golang—— error 和 panic

本文详细介绍Golang的两种错误处理机制：error 和 panic。

文章目录

• • Golang 的错误处理机制概述
  • `error`
  • • 特点
    • 代码示例
    • • 基本用法
      • 创建 `error`
  • `panic`
  • • 特点
    • 运行时错误示例
    • `defer` 和 `recover` 的结合使用
    • 代码示例
    • • 基本用法
      • 创建 `panic`
    • `panic` 的执行机制
  • `error` 和 `panic` 的对比
  • 生产环境的建议
  • 生产环境中使用 `panic` 的场景
  • • 启动阶段异常强制终止。
    • • 场景
      • 示例
      • 不需要捕获
    • 异步 Goroutine 中的异常防护
    • • 场景
      • 示例
      • 需要捕获

Golang 的错误处理机制概述

Golang 提供两种主要的错误处理机制：

• error：处理程序员可预知、意料之中的错误，例如文件打开失败、输入不合法等。
• panic：处理程序员无法预知的严重异常，例如数组越界、空指针引用等。这类错误通常是不可恢复的，可能导致程序崩溃。

error

特点

• 用于表示可预见的、常规的错误。
• 开发者需要主动处理 error。
• 通过返回值传递错误。

代码示例

基本用法

func main() {
	content, err := ioutil.ReadFile("filepath")
	if err != nil {
		// 错误处理
		// 记录错误信息
		fmt.Println("Error:", err)
	} else {
		fmt.Println(string(content))
	}
}

• 如果 err == nil，表示没有错误；否则需要对错误进行处理。

创建 error

Go 提供两种方式创建 error：

1. 使用 errors.New：

   import "errors"
   fmt.Println(errors.New("错误"))
   

2. 使用 fmt.Errorf：

   import "fmt"
   fmt.Println(fmt.Errorf("错误"))
   

panic

特点

• 表示不可预期的错误：程序员无法预测的运行时错误，例如空指针、数组越界。
• 会导致程序崩溃：如果不加处理，panic 会中止程序运行。
• 结合 defer 和 recover 使用：提供有限的恢复能力。

运行时错误示例

func main() {
	n := 0
	res := 1 / n // 引发 panic：除以零
	fmt.Println(res)
}

defer 和 recover 的结合使用

recover 是 Go 内置函数，用于捕获 panic，实现部分恢复程序控制权。

代码示例

基本用法

func handlePanic() {
	if err := recover(); err != nil {
		fmt.Println("Recovered from panic:", err)
	}
}

func main() {
	defer handlePanic() // 在 panic 前注册 defer
	n := 0
	res := 1 / n        // 引发 panic
	fmt.Println(res)    // 这行不会执行
}

• defer 的执行顺序是先进后出，注册顺序很重要。
• 当 panic 被捕获时，recover 会返回 panic 的错误信息。

创建 panic

通过内置函数 panic，直接触发一个运行时错误，终止程序执行。

package main

func main() {
	panic("this is a panic")
}

• 特点：触发后程序立即进入 panic 状态，中止执行当前函数，并调用已注册的 defer 函数。

panic 的执行机制

• 当 panic 发生：

  1. 程序中止运行。
  2. 当前 goroutine 中的所有 defer 会按逆序执行。
  3. 如果没有 recover，程序将崩溃并打印 panic 信息。

• recover 的限制：

  • 必须在 defer 中调用。
  • 只能捕获当前 goroutine 的 panic。
  • defer要在panic之前先注册（defer必须在panic前面），否则不能捕获异常。defer 会确保即使发生 panic，仍然可以执行资源清理逻辑。

error 和 panic 的对比

总结：

• error 是 Go 中主要的错误处理方式，适合处理常规错误。
• panic 应用于不可恢复的错误，但应谨慎使用，避免影响程序健壮性。

生产环境的建议

实际开发中，使用Error会多，一些逻辑的判断，错误都会使用error，但是很少用到Panic。

以下是关于 生产环境中使用 panic 的场景及是否需要捕获 panic ：

生产环境中使用 panic 的场景

在生产环境中，panic 的使用场景非常有限，通常只用于程序中无法恢复的严重错误。以下是一些实际使用 panic 的典型场景：

一般来说，常用的Web框架/任务调度系统都会在框架的出入口封装panic及其捕获逻辑（防御性编程和不可恢复的逻辑错误），程序的顶层入口函数中捕获所有未处理的 panic，用于记录日志、释放资源或优雅退出程序。

防御性编程：库函数或 API 接收到非法输入导致程序状态不安全时，可以使用 panic 作为防御手段，明确提示调用方。
不可恢复的逻辑错误：数据结构或状态出现严重问题，如数组越界、递归深度超限等，这种错误通常不可恢复。

• 在 Web 服务中，一个请求引发的 panic 不应影响其他请求。
• 任务调度系统中，一个任务的 panic 不应导致整个系统宕机。

上面是web框架在做的一些panic场景的封装，下面是两个在日常开发中，需要额外注意的情况：

启动阶段异常强制终止。

启动阶段是指 运行程序时 的初始化阶段，也就是程序开始执行 main.go 文件中的代码时。

场景

• 启动阶段依赖的关键资源（如配置文件、数据库连接）缺失或初始化失败。
• 如果这些问题无法解决，程序不应继续运行。

示例

package main

import (
	"fmt"
	"os"
)

func loadConfig(filePath string) {
	if _, err := os.Stat(filePath); os.IsNotExist(err) {
		panic(fmt.Sprintf("Critical error: Config file %s is missing", filePath))
	}
	fmt.Println("Configuration loaded successfully.")
}

func main() {
	loadConfig("missing_config.yaml") // 模拟配置文件缺失
}

不需要捕获

不需要。
此类问题属于致命错误，无法恢复，直接让程序崩溃是合理的选择，开发者需要修复问题。

异步 Goroutine 中的异常防护

场景

• 同步 Goroutine 的生命周期和主 Goroutine 紧密相连。大多数 Web 框架、任务调度系统在框架出入口对 panic 进行统一封装，并在必要时捕获和处理。
• 异步 Goroutine 的生命周期独立于主 Goroutine，通常运行在并发的上下文中，主 Goroutine 无法直接感知异步 Goroutine 的异常。所以更需要使用异常防护，如果异步 Goroutine 中发生 panic 且未捕获，会导致整个程序直接崩溃，并且难以排查错误原因。

示例

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func safeGo(task func()) {
	go func() {
		defer func() {
			if r := recover(); r != nil {
				fmt.Println("Recovered from panic in goroutine:", r)
				// 此处可以添加错误日志记录逻辑或其他恢复措施
			}
		}()
		task()
	}()
}

func main() {
	safeGo(func() {
		panic("Task failed!") // 模拟任务失败
	})
	fmt.Println("Program continues running...")
	time.Sleep(2 * time.Second) // 等待 Goroutine 执行完成
}

需要捕获

原因：

1. 防止程序崩溃：
   • Goroutine 中的异常如果未被捕获，会导致程序崩溃，特别是在关键服务中，这是不可接受的。
2. 错误追踪：
   • 捕获异常后可以记录日志，帮助开发人员分析错误发生的原因。
3. 业务连续性：
   • 即使某个任务失败，通过异常捕获可以让程序继续运行其他任务，保证服务稳定性。

注意事项：

• 明确恢复策略：捕获异常后，需要有明确的恢复策略，比如是否需要重试任务，或如何通知其他服务。
• 避免滥用 recover：捕获异常是为了保护程序稳定运行，但也要避免滥用 recover，导致隐藏问题无法被及时发现和修复。
• 日志记录：捕获异常后需要将详细的错误信息记录到日志中，方便后续排查。日志等级：Debug < Info < Warn < Error < Panic