16. 错误与异常

学到什么

什么是错误？

如何创建错误？

如何处理错误？

errors 包的使用？

什么是异常？

如何处理异常？

defer 关键字的作用？

recover 函数的使用？

什么是错误

在写代码时，不是所有情况都能处理，对于不能处理的逻辑，就需要使用错误机制告诉上层调用者。

在 Go 语言中，错误是被作为一个接口类型对待，它不像其它语言一样使用 try/catch 去捕捉，只需在函数或方法之间使用一个错误类型变量去传递。

创建错误

这里所说的创建错误，实际上就是去实现错误接口，接口如下：


type error interface {
	Error() string
}

该接口是 Go 标准包内置的，所有创建的错误类型都需要实现此接口，怎么去实现接口，不懂的看看上篇文章《接口》。

1. errors.New

Go 语言中内置了一个处理错误的标准包，你不需要自己去实现 error 接口，它有函数帮你处理，如下：


import "errors"

var ErrNotFound = errors.New("not found")

导入 errors 包，调用 New 函数创建了一个错误并保存到 ErrNotFound 变量，该错误信息为 not found 。

2. fmt.Errorf

fmt 标准包内也有一个创建错误的函数 Errorf ，该函数可以使用占位符设置错误信息，比 errors.New 函数更灵活。


import "fmt"

var ErrHuman = fmt.Errorf("%s不符合我们人类要求", "老苗")

3. 自定义错误类型

如果上述两种方式你觉得还不够灵活，那可以自定义错误类型。


type ErrorPathNotExist struct {
   Filename string
}

func (*ErrorPathNotExist) Error() string {
   return "文件路径不存在"
}

var ErrNotExist error = &ErrorPathNotExist{
   Filename: "./main.go",
}

自定义了一个ErrorPathNotExist 结构体，该结构体实现了 error 接口。

创建了一个 ErrNotExist 错误类型变量。

这种如果不明白具体怎么应用，不着急，往下看。

补充知识点：如果方法的接收者没有被使用可以直接省略掉，例：func (*ErrorPathNotExist) ，不省略的话就是这样：func (e *ErrorPathNotExist) ，当然也可以使用下划线"_"代替 "e" 只是没有必要性。

打印错误

在项目开发中，错误常常通过函数或方法的返回值携带，返回的位置也通常被放置在最后一位。


// error/file.go
package main

import "io/ioutil"

// 读取文件内容
func LoadConfig() (string, error) {
	filename := "./config.json"
	b, err := ioutil.ReadFile(filename)
	if err != nil {
		return "", err
	}

	content := string(b)
	if len(content) == 0 {
		return "", errors.New("内容为空")
	}
	return content, nil
}

ReadFile 函数读取 "config.json" 文件内容。

(string, error) 返回两个值，第一个为文件内容，第二个为错误。

err != nil 用于判断是否有错误，如果有 return 直接返回。

string(b) 变量 b 的类型为 []byte ，该操作是将 []byte 类型转为 string 。

增加了一个“内容为空”的错误判断，该错误也可以直接保存到变量中返回。


var ErrEmpty = errors.New("内容为空")

func LoadConfig() (string, error) {
// ...
	return "", ErrEmpty
// ...
}

现在假设 "config.json" 文件不存在，调用 LoadConfig 函数看看结果。


package main

import (
	"fmt"
	"log"
)

func main() {
	content, err := LoadConfig()
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	fmt.Println("内容：", content)
}

// 输出
2021/09/23 16:57:25 open ./config.json: The system cannot find the file specified.

当 err 不等于 nil 时，打印错误，并退出程序。

log 标准包包含打印日志的函数集。

log.Fatal 函数打印日志，并终止程序向下执行。

输出的错误消息显示没有找到指定的文件。

打印错误时，也可以使用 fmt 包，例如：fmt.Println(err) ，只是输出信息没 log 包多。

os.Exit

该函数通知程序退出，并且该函数之后的逻辑将不会被执行。在调用时需要指定退出码，为 0 时，表示正常退出程序。


os.Exit(0)

不主动调用该函数，即程序从 main 函数自然结束时，默认的退出码为 0。在使用编写工具时或许能看到成功的退出码信息，例如我使用的是 Goland，执行代码后输出的结果末尾会显示如下信息。


Process finished with exit code 0

如果不正常退出，退出码则为非 0，通常使用 1 表示未知错误。


os.Exit(1)

在使用 log.Fatal 函数时，内部就调用了 os.Exit(1) 。

错误加工

1. 错误拼接

在返回错误时，如果想携带附加的错误消息时，可以使用 fmt.Errorf ，现在修改 LoadConfig 函数。


func LoadConfig() (string, error) {
	filename := "./config.json"
	b, err := ioutil.ReadFile(filename)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("读取文件出错:%v", err)
	}
	
	// ...
}

%v 占位符表示获取数据的值，在这块表示错误消息，后续会详细讲解占位符的使用。

现在重新执行上面的 main 函数，还是假设 "config.json" 文件不存在。


// ...
content, err := LoadConfig()
if err != nil {
	log.Fatal(err)
}
//...

// 输出
2021/09/24 11:37:33 读取文件出错:open ./config.json: The system cannot find the file specified.

LoadConfig 函数返回的 err 变量中携带了附加的错误消息，但这样有个问题，附加的错误和原始错误消息杂糅在一块导致不能分离。

2. 错误嵌套和 errors.Unwrap

上面所说的”错误消息杂糅在一块导致不能分离“问题，如果还没有明白的话，可以再看看这块，你应该就豁然开朗了。

错误嵌套就类似上图，err1 嵌套类 err2 ，err2 也可以继续嵌套。如果想从 err1 中获取 err2 就剥一层，类似洋葱一样，一层一层往里找。

那怎么实现这种嵌套关系呢，还是使用 fmt.Errorf 函数，只是使用另外一个占位符%w ，w 的英文全名就是 wrap 。

继续修改 LoadConfig 函数，如下：


func LoadConfig() (string, error) {
	filename := "./config.json"
	b, err := ioutil.ReadFile(filename)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("读取文件出错:%w", err)
	}
	
	// ...
}

现在再执行 main 函数，即调用 LoadConfig 该函数，并打印错误。


2021/09/24 18:07:14 读取文件出错:open ./config.json: The system cannot find the file specified.

是不是发现错误结果没有变化，那修改下 main 函数。


package main

import (
	"errors"
	"fmt"
	"log"
)

func main() {
   content, err := LoadConfig()
   if err != nil {
      log.Fatal(errors.Unwrap(err))
   }

   fmt.Println("内容：", content)
}

// 输出
2021/09/24 18:11:09 open ./config.json: The system cannot find the file specified.

在打印错误时，增加了一个 errors.Unwrap 函数，该函数就是用来取出嵌套的错误，再看看输出的结果，附加的错误信息”读取文件出错:“已经没有了。

3. 自定义错误类型

在上面讲过了如何自定义错误类型，现在讲讲如何应用你自定义的错误，接下来将 LoadConfig 函数中的内容为空的错误改为自定义错误类型。


func LoadConfig() (string, error) {
	filename := "./config.json"
  // ...
	if len(content) == 0 {
		return "", &FileEmptyError{
			Filename: filename,
			Err:      errors.New("内容为空"),
		}
	}
	return content, nil
}

FileEmptyError 是自定义的错误类型，同样的实现 error 接口。


type FileEmptyError struct {
	Filename string
	Err      error
}

func (e *FileEmptyError) Error() string {
	return fmt.Sprintf("%s %v", e.Filename, e.Err)
}

现在调用 LoadConfig 函数，现在假设 "config.json" 文件存在，但内容为空，结果如下：



content, err := LoadConfig()
if err != nil {
	if v, ok := err.(*FileEmptyError); ok {
		fmt.Println("Filename:", v.Filename)
	}
	log.Fatal(err)
}

// 输出
Filename: ./config.json
2021/09/27 14:36:40 ./config.json 内容为空

将 err 变量的接口类型推断为*FileEmptyError 类型，并输出 Filename 字段。

打印自定义错误内容。

如果想使用 errors.Unwrap 函数 , 就需要实现 Wrapper 接口，fmt.Errorf 函数中的 %w 占位符底层实现好了此接口。


type Wrapper interface {
   // Unwrap returns the next error in the error chain.
   // If there is no next error, Unwrap returns nil.
   Unwrap() error
}

只需要我们实现了 Unwrap 方法就可以。


func (e *FileEmptyError) Unwrap() error {
	return e.Err
}

下来自行去实验，我在这就不罗嗦了。

错误判断

对于一个函数或方法，返回的错误常常不止一个错误结果，如果对于不同的错误结果你想有不同的处理逻辑，那这个时候就要对错误结果进行判断。


// ...
var (
	ErrNotFoundRequest = errors.New("404")
	ErrBadRequest      = errors.New("请求异常")
)

func GetError() error {
	// ...
	// 错误 1
	return ErrNotFoundRequest

	// ...
	// 错误 2
	return ErrBadRequest

	// ...
	// 错误 3
	path := "https://printlove.com"
	return fmt.Errorf("%s:%w", path, ErrNotFoundRequest)

	// ...
}

GetError 函数没有写具体逻辑，只展示了 3 个错误的返回，下来看看如何对这几种情况进行判断。

1. 最简单"=="

最简单的就是使用”==“判断错误结果。


err := GetError()
if err == ErrNotFoundRequest {
	// 错误 1
} else if err == ErrBadRequest {
	// 错误 2
}

对于这种判断方式有个问题，“错误 3"是不符合这两个 if 判断的，但从错误分类上说，它属于 ErrNotFoundRequest 错误，只是拼接了请求地址数据 path ，下来往下看另外一种判断方式。

2. errors.Is

使用 errors.Is 函数解决“错误 3”的判断问题，下来分析为什么？

“错误 3”中使用了占位符%w，它就是将 ErrNotFoundRequest 错误嵌入其中，Is 函数的作用就是一层层的对错误进行剥离判断，直到成功或没有嵌套的错误为止，没明白的话可以结合上面的图。

函数定义如下：


func Is(err, target error) bool

err 参数为要判断的错误。

target 参数为要比对的错误对象。

使用如下：


err := GetError()
if errors.Is(err, ErrNotFoundRequest) {
	// 错误 1,错误3
} else if errors.Is(err, ErrBadRequest) {
	// 错误 2
}

在具体项目中，调用函数或方法时，我们不知道底层是否进行了错误嵌套，如果不明确的话就统一使用 Is 函数。

错误 1 和 错误 2 没有嵌套也可以判断。

3. errors.As

这个和 errors.Is 函数类似，不同点就是该函数只判断错误类型，而 errors.Is 函数不仅判断类型，也要判断值（错误消息）。


// error/as.go
package main

import (
	"errors"
	"fmt"
)

type ErrorString struct {
	s string
}

func (e *ErrorString) Error() string {
	return e.s
}

func main() {
	var targetErr *ErrorString
	err := fmt.Errorf("new error:[%w]", &ErrorString{s: "target err"})
	
	fmt.Println(errors.As(err, &targetErr))
}

// 输出
true

targetErr 变量有几点要求：

无需初始化。

必须是指针类型，并且实现了 error 接口。

As 函数不接受nil ，因此不能直接使用targetErr 变量，要使用其引用&targetErr。

什么是异常

错误就是上述所讲的，它的出现不会导致程序异常退出。

那什么情况会异常退出呢？比如：

下标越界

除数为 0

等等

通常该异常是你没留意到代码问题而抛出，当然你可以可以主动抛出。

panic

使用 panic 函数可以主动抛出异常，该函数格式如下：


func panic(v interface{})

v 参数为空接口类型，那就说明可以接受任意类型数据。

例：


panic("我是异常")

// 输出
panic: 我是异常

goroutine 1 [running]:
main.main()
        C:/workspace/go/src/gobasic/panic/panic.go:4 +0x45
exit status 2

从输出的结果上可以看出几点：

打印出具体的异常位置，这些信息称作堆栈信息。

程序终止，退出码为 2。

处理异常

不管是主动抛出异常，还是你程序哪块有 bug 被动抛出异常，这些在我们写项目时都是很严重的问题，因为它会导致我们的程序异常退出。

在其它语言中，通过try/catch 机制可以捕捉异常来保证程序的正常运行，那在 Go 语言中使用 recover 函数捕捉异常。

在学习这个函数前，先要了解另外一个关键字 defer 。

1. defer

它不是函数，只是一个关键字。该关键字后面所跟的语句将延迟执行，在所在函数或方法正常结束时或出现异常中断时，再提前执行。


package main

import "fmt"

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

// 输出
main
defer
panic: panic
...

defer 关键字后面跟了一个匿名函数调用，有名字的函数当然也可以。

遇到 defer 关键字，后面的语句会延迟执行，因此先输出"main"字符串。

panic 抛出异常，因此在退出前先执行 defer 语句。

如果调用了 os.Exit 函数，defer 后的语句将不会执行。

如果在一个函数或方法中出现了多个 defer 语句，那会采用先进后出原则，即先出现的 defer 语句后执行，后出现的先执行。

例：


package main

import "fmt"

func Fun1() {
	fmt.Println("猜我啥时候输出？")
}

func main() {
	defer func() {
		fmt.Println("defer")
	}()
	defer Fun1()
	fmt.Println("main")
	panic("panic")
}

// 输出
main
猜我啥时候输出？
defer
panic: panic
...

现在讲了 defer 关键字的概念，可能还不知道实际中什么地方用到，我现在举个例子。


// defer/main.go

// 拷贝文件
// srcName 路径文件拷贝到 dstName 路径文件 
func CopyFile(srcName, dstName 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)
}

代码中有两个 defer 关键字，后面的语句用来关闭文件释放资源。

如果不用此关键字，关闭文件的Close函数就必须写在 io.Copy 函数后，因为该函数还要使用文件资源，提前关闭了，就完蛋了。所以，使用 defer 关键字后就会延迟执行，因此就不需要考虑文件什么时候被使用。

当然也不是只有这一种情况应用，只要记住，在函数或方法结束前你才想处理的语句都可以使用 defer 关键字。

2. recover

了解了 defer 关键字后就明白了，在程序出现异常之前 defer 语句先被执行，因此在 defer 后的语句就可以提前拦截异常。


// panic/recover.go

package main

import "fmt"

func main() {
	defer func() {
		if err := recover(); err != nil {
			fmt.Println("我捕捉的：", err)
			fmt.Println("我好好的")
		}
	}()
	panic("我是异常")
}

// 输出
我捕捉的： 我是异常
我好好的

recover 返回异常信息。

不管是主动抛出异常，还是被动的，recover 函数都能捕捉，这样以保证程序的正常进行。

假如函数 A 调用了很多函数，这些函数又调用了很多，只要下面被调用的函数出现异常，函数 A 中的 recover 函数将都可以捕捉到。但其中还是有个特例， Goroutine 中出现的异常是无法被捕捉到的，必须在新的 Goroutine 中重新使用 recover 函数，这个让人期待的知识点后续会讲。

总结

本篇讲解了两个概念，”错误“和”异常“ ，这两个概念很重要，一定要掌握明白。还有一点，在处理错误时，有时候发觉错误结果对于我们没用，那这个时候就可以忽略掉。

我写的时候也想尽可能的讲明白，有些地方就会啰嗦些。