[golang] panic 和 recover

Go 语言中两个经常成对出现的两个关键字 — panic 和 recover。这两个关键字与上一节提到的 defer 有紧密的联系，它们都是 Go 语言中的内置函数，也提供了互补的功能。

panic 能够改变程序的控制流，调用 panic 后会立刻停止执行当前函数的剩余代码，并在当前 Goroutine 中递归执行调用方的 defer；
recover 可以中止 panic 造成的程序崩溃。它是一个只能在 defer 中发挥作用的函数，在其他作用域中调用不会发挥作用；

现象

panic 只会触发当前 Goroutine 的 defer；
recover 只有在 defer 中调用才会生效；
panic 允许在 defer 中嵌套多次调用；

跨协程失效

panic 只会触发当前 Goroutine 的延迟函数调用。

func main() {
    defer println("in main")
    go func() {
        defer println("in goroutine")
        panic("")
    }()

    time.Sleep(1 * time.Second)
}

$ go run main.go
in goroutine
panic:
...

运行这段代码时会发现 main 函数中的 defer 语句并没有执行，执行的只有当前 Goroutine 中的 defer。
前面曾经介绍过 defer 关键字对应的 runtime.deferproc 会将延迟调用函数与调用方所在 Goroutine 进行关联。所以当程序发生崩溃时只会调用当前 Goroutine 的延迟调用函数也是非常合理的。

多个 Goroutine 之间没有太多的关联，一个 Goroutine 在 panic 时也不应该执行其他 Goroutine 的延迟函数。

失效的崩溃恢复

在主程序中调用 recover 试图中止程序的崩溃，但是从运行的结果中能看出，下面的程序没有正常退出。

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

    panic("unknown err")
}

$ go run main.go
in main
panic: unknown err

goroutine 1 [running]:
main.main()
	...
exit status 2

recover 只有在发生 panic 之后调用才会生效。然而在上面的控制流中，recover 是在 panic 之前调用的，并不满足生效的条件，所以需要在 defer 中使用 recover 关键字。

嵌套奔溃

Go 语言中的 panic 是可以多次嵌套调用的，如下所示的代码就展示了如何在 defer 函数中多次调用 panic。

func main() {
    defer fmt.Println("in main 1")
    defer func() {
        defer func() {
            panic("panic again and again")
        }()
        panic("panic again")
    }()

    defer fmt.Println("in main 2")

    panic("panic once")
}

$ go run main.go
in main 2
in main 1
panic: panic once
        panic: panic again
        panic: panic again and again

goroutine 1 [running]:
...
exit status 2

程序多次调用 panic 也不会影响 defer 函数的正常执行，所以使用 defer 进行收尾工作一般来说都是安全的。

小结

分析程序的崩溃和恢复过程比较棘手，代码不是特别容易理解。

编译器会负责做转换关键字的工作；
1. 将 panic 和 recover 分别转换成 runtime.gopanic 和 runtime.gorecover；
2. 将 defer 转换成 runtime.deferproc 函数；
3. 在调用 defer 的函数末尾调用 runtime.deferreturn 函数；
在运行过程中遇到 runtime.gopanic 方法时，会从 Goroutine 的链表依次取出 runtime._defer 结构体并执行；
如果调用延迟执行函数时遇到了 runtime.gorecover 就会将 _panic.recovered 标记成 true 并返回 panic 的参数；
1. 在这次调用结束之后，runtime.gopanic 会从 runtime._defer 结构体中取出程序计数器 pc 和栈指针 sp 并调用 runtime.recovery 函数进行恢复程序；
2. runtime.recovery 会根据传入的 pc 和 sp 跳转回 runtime.deferproc；
3. 编译器自动生成的代码会发现 runtime.deferproc 的返回值不为 0，这时会跳回 runtime.deferreturn 并恢复到正常的执行流程；
如果没有遇到 runtime.gorecover 就会依次遍历所有的 runtime._defer，并在最后调用 runtime.fatalpanic 中止程序、打印 panic 的参数并返回错误码 2；

参阅

Go 语言设计与实现