今天我們講講golang中panic異常，以及recover對異常的捕獲，由于panic、recover、defer之間非常親密，所以今天就放在一起講解，這里會涉及到一些defer的知識，有興趣可以看我的另一篇關(guān)于defer的文章 Golang中defer的實現(xiàn)原理.

Panic異常

Go的類型系統(tǒng)會在編譯時捕獲很多錯誤，但有些錯誤只能在運行時檢查，如數(shù)組訪問越界、 空指針引用等。這些運行時錯誤會引起painc異常。
一般而言，當(dāng)panic異常發(fā)生時，程序會中斷運行，并立即執(zhí)行在該goroutine中被延遲的函數(shù)（defer 機制）。隨后，程序崩潰并輸出日志信息。
不是所有的panic異常都來自運行時，直接調(diào)用內(nèi)置的panic函數(shù)也會引發(fā)panic異常
接下來，我們通過其匯編碼嘗試找出內(nèi)置函數(shù)panic()的底層實現(xiàn)。

注意：我會把源碼中每個方法的作用都注釋出來，可以參考注釋進(jìn)行理解。

先編寫一段簡單的代碼，并保存在panic.go文件中

func main() {panic("err") }

然后使用以下命令編譯代碼：

go tool compile -S panic.go 0x0024 00036 (panic.go:10) PCDATA $2, $10x0024 00036 (panic.go:10) PCDATA $0, $00x0024 00036 (panic.go:10) LEAQ type.string(SB), AX0x002b 00043 (panic.go:10) PCDATA $2, $00x002b 00043 (panic.go:10) MOVQ AX, (SP)0x002f 00047 (panic.go:10) PCDATA $2, $10x002f 00047 (panic.go:10) LEAQ "".statictmp_0(SB), AX0x0036 00054 (panic.go:10) PCDATA $2, $00x0036 00054 (panic.go:10) MOVQ AX, 8(SP)0x003b 00059 (panic.go:10) CALL runtime.gopanic(SB)

我們可以看到panic()函數(shù)調(diào)用被替換成了runtime.gopanic()函數(shù)
看函數(shù)之前，我們先來看一下panic的結(jié)構(gòu)體

runtime\runtime2.go:_panic

type _panic struct {argp unsafe.Pointer // 指向在panic下運行的defer的參數(shù)的指針arg interface{} // panic的參數(shù)link *_panic // 鏈接到更早的panic，新panic添加到表頭recovered bool // 該panic是否被recoveraborted bool // 該panic是否強制退出 }

接著，我們再來分析runtime.gopanic()函數(shù)

runtime\panic.go

func gopanic(e interface{}) {//獲取當(dāng)前goroutinegp := getg()...//生成一個新的panic結(jié)構(gòu)var p _panicp.arg = e//指向更早的panicp.link = gp._panic//綁定到goroutinegp._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))atomic.Xadd(&runningPanicDefers, 1)//循環(huán)goroutine中的defer鏈表for {d := gp._deferif d == nil {break}//如果defer已經(jīng)被調(diào)用//如果該defer已經(jīng)由較早的panic或者Goexit使用（表示引發(fā)了新的panic）//則從鏈表中去除這個panic，之前的panic或Goexit將不會繼續(xù)運行。if d.started {if d._panic != nil {d._panic.aborted = true}d._panic = nild.fn = nilgp._defer = d.link//釋放該deferfreedefer(d)//跳過循環(huán)，繼續(xù)下一個defercontinue}// 將defer標(biāo)記已調(diào)用，但保留在列表中//這樣 traceback 在棧增長或者 GC 的時候，能夠找到并更新 defer 的參數(shù)棧幀// 并用 reflectcall 執(zhí)行 d.fnd.started = true//記錄在 defer 中發(fā)生的 panic//如果在 defer 的函數(shù)調(diào)用過程中又發(fā)生了新的 panic，那個 panic 會在鏈表中找到 d// 然后標(biāo)記 d._panic(指向當(dāng)前的 panic) 為 aborted 狀態(tài)。d._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))p.argp = unsafe.Pointer(getargp(0))//執(zhí)行defer后面的fn，如果有recover()函數(shù)會執(zhí)行recoverreflectcall(nil, unsafe.Pointer(d.fn), deferArgs(d), uint32(d.siz), uint32(d.siz))p.argp = nil// reflectcall 并沒有 panic，移除 dif gp._defer != d {throw("bad defer entry in panic")}//清空deferd._panic = nild.fn = nil//下一個defergp._defer = d.link// trigger shrinkage to test stack copy. See stack_test.go:TestStackPanic//GC()//defer語句下一條語句的地址pc := d.pc//獲取rsp寄存器的值的指針//必須是指針，以便在堆棧復(fù)制期間進(jìn)行調(diào)整sp := unsafe.Pointer(d.sp) //釋放deferfreedefer(d)//如果panic被recover//會在gorecove 函數(shù)中已經(jīng)修改為 true ，等會我們在講if p.recovered {//統(tǒng)計atomic.Xadd(&runningPanicDefers, -1)//下一個panicgp._panic = p.link// 已標(biāo)記已中止的panic，q且保留在g.panic列表中。//從列表中刪除它們。for gp._panic != nil && gp._panic.aborted {gp._panic = gp._panic.link}//處理完所有panicif gp._panic == nil { // 必須用信號完成gp.sig = 0}// Pass information about recovering frame to recovery.//將有關(guān)恢復(fù)幀的信息傳遞給recovery函數(shù)//通過之前傳入的 sp 和 pc 恢復(fù)gp.sigcode0 = uintptr(sp)gp.sigcode1 = pcmcall(recovery)throw("recovery failed") // mcall should not return}}// ran out of deferred calls - old-school panic now// Because it is unsafe to call arbitrary user code after freezing// the world, we call preprintpanics to invoke all necessary Error// and String methods to prepare the panic strings before startpanic.preprintpanics(gp._panic)//致命錯誤，終止程序fatalpanic(gp._panic) // should not return*(*int)(nil) = 0 // not reached }

接著，我們再來看看它是如何通過recovery函數(shù)回復(fù)的

func recovery(gp *g) {// Info about defer passed in G struct.sp := gp.sigcode0pc := gp.sigcode1// d's arguments need to be in the stack.if sp != 0 && (sp < gp.stack.lo || gp.stack.hi < sp) {print("recover: ", hex(sp), " not in [", hex(gp.stack.lo), ", ", hex(gp.stack.hi), "]\n")throw("bad recovery")}//讓這個 defer 結(jié)構(gòu)體的 deferproc 位置的調(diào)用重新返回// 這次將返回值修改為 1gp.sched.sp = spgp.sched.pc = pcgp.sched.lr = 0gp.sched.ret = 1//直接跳回到deferreturn那里去gogo(&gp.sched) }

我們再來總結(jié)一下整個流程：

先創(chuàng)建一個_panic結(jié)構(gòu)體，加載到鏈表的表頭

遍歷當(dāng)前goroutine的defer鏈表，

• 如果defer被標(biāo)記為已調(diào)用，跳出當(dāng)前循環(huán)，進(jìn)入下一個defer；
• 否則，將當(dāng)前defer標(biāo)記為已調(diào)用，同時執(zhí)行defer后面的函數(shù)，如果有recover，則會通過之前創(chuàng)建defer時傳進(jìn)來的deferproc 的下一條匯編指令的地址（pc），以及函數(shù)調(diào)用棧棧頂?shù)奈恢?#xff08;sp）返回到deferreturn的位置上去，否則，直接退出程序

Recover捕獲異常

通常來說，不應(yīng)該對panic異常做任何處理，但有時，也許我們可以從異常中恢復(fù)，至少我們 可以在程序崩潰前，做一些操作。比如說：當(dāng)web服務(wù)器遇到不可預(yù)料的嚴(yán)重問題時，在崩潰前應(yīng)該將所有的連接關(guān)閉，服務(wù)器甚至可以將異常信息反饋到客戶端，幫助調(diào)試。
如果在defer函數(shù)中調(diào)用了內(nèi)置函數(shù)recover，并且定義該defer語句的函數(shù)發(fā)生了panic異常，recover會使程序從panic中恢復(fù)，并返回panic value。導(dǎo)致panic異常的函數(shù)不會繼續(xù)運行，但能正常返回。在未發(fā)生panic時調(diào)用recover，recover會返回nil。

recover函數(shù)的使用

1.recover必須與defer配合使用

func main() {defer func() {recover()}()panic("err") }

類似于下面這種情況是不可以的：

func main() {recover()panic("觸發(fā)異常")}

2.必須在defer函數(shù)中直接調(diào)用recover，不能進(jìn)行封裝或者嵌套

func main() {defer func() {if r := MyRecover(); r != nil {fmt.Println(r)}}()panic("err") } func MyRecover() interface{} {fmt.Println("recover")return recover() }

同樣，在defer中嵌套也不可以

func main() {defer func() {defer func() {if r := recover(); r != nil {fmt.Println(r)}}()}()panic("err") }

如果我們直接在 defer 語句中調(diào)用 MyRecover 函數(shù)又可以正常工作了：

func main() {//正常捕獲defer MyRecover()panic("err") } func MyRecover() interface{} {fmt.Println("recover")return recover() }

但是，如果 defer 語句直接調(diào)用 recover 函數(shù)，依然不能正常捕獲異常：

func main() { // 無法捕獲異常defer recover()panic("err") }

必須要和有異常的棧幀只隔一個棧幀， recover 函數(shù)才能正常捕獲異常。換言之， recover 函數(shù)捕獲的是祖父一級調(diào)用函數(shù)棧幀的異常（剛好可以跨越一層 defer 函數(shù)）！

同時，為了避免不加區(qū)分的panic被恢復(fù)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)漏洞的問題，最安全的做飯，就是對不同的錯誤類型分別處理

recover函數(shù)的原理

接下來，我們通過底層源碼來看看它是如何做到這些限制的：

runtime\panic.go

func gorecover(argp uintptr) interface{} {gp := getg()p := gp._panic//必須存在panic//非runtime.Goexit()；//panic還未被恢復(fù)//argp == uintptr(p.argp)//p.argp是最頂層的延遲函數(shù)調(diào)用的參數(shù)指針,argp是調(diào)用recover函數(shù)的參數(shù)地址，通常是defer函數(shù)的參數(shù)地址//如果兩者相等，說明可以被恢復(fù)，這也是為什么recover必須跟在defer后面且recover 函數(shù)捕獲的是祖父一級調(diào)用函數(shù)棧幀的異常的原因if p != nil && !p.goexit && !p.recovered && argp == uintptr(p.argp) {//將recovered 標(biāo)志改為truep.recovered = truereturn p.arg}return nil }

gorecover函數(shù)比較簡單，就是將recovered設(shè)為true,說明已經(jīng)defer后面的函數(shù)包含recover

總結(jié)

• recover函數(shù)在defer函數(shù)中
• recover函數(shù)被defer函數(shù)直接調(diào)用
• 如果包含多個defer函數(shù)，前面的defer通過recover()消除panic后，函數(shù)中剩余的defer仍然會執(zhí)行，但不能再次recover()
• 連續(xù)調(diào)用panic，僅最后一個會被recover捕獲

參考

Go語言圣經(jīng).

Go語言高級編程.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Golang中panic与recover的实现原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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