【零基础入门Go语言】错误处理：如何更优雅地处理程序异常和错误

随着软件开发的不断发展，软件系统的规模和复杂性日益增加，错误处理的重要性也愈发凸显。作为开发者，我们都希望自己编写的代码能够像精密的机器一样，稳定、高效地运行。然而，现实往往不尽如人意，错误总是会在不经意间出现，打乱我们的节奏，影响开发进度。有时候，一个小小的错误可能会耗费我们大量的时间和精力去排查和修复。但如果我们掌握了良好的错误处理技巧，就能将这些 “麻烦” 转化为提升代码质量的契机。接下来，让我们一起探索如何在编程中实现更优雅、更高效的错误处理，让开发过程变得更加轻松愉快。

错误

在 Go 语言中，如果错误是可以处理的，并且不是非常严重，不会影响程序的运行，那么对于这类问题，可以用返回错误给调用者的方法，让调用者自己决定如何处理。

error 接口

在 Go 语言中，错误是通过内置的 error 接口表示的。它非常简单，只有一个 Error 方法，用来返回具体的错误信息。

type error interface {
	Error() string
}

示例代码如下：

// 字符串转整数
func main() {
	i, err := strconv.Atoi("a")
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	} else {
		fmt.Println(i)
	}
}

这里我故意使用了字符串 “a”，尝试把它转为整数。我们知道 “a” 是无法转为数字的，所以运行这段程序，会打印出如下错误信息：

strconv.Atoi: parsing "a": invalid syntax

这个错误信息就是通过接口 error 返回的。我们来看关于函数 strconv.Atoi 的定义，如下所示：

func Atoi(s string) (int, error)

一般而言，error 接口用于当方法或者函数执行遇到错误时进行返回，而且是第二个返回值。通过这种方式，可以让调用者自己根据错误信息决定如何进行下一步处理。

小提示：因为方法和函数基本上差不多，区别只在于有无接收者，所以以后当我称方法或函数，表达的是一个意思，不会把这两个名字都写出来。

error 工厂函数

除了可以使用其他函数，自己定义的函数也可以返回错误信息给调用者。

func add(a,b int) (int,error){
   if a<0 || b<0 {
      return 0,errors.New("a或者b不能为负数")
   }else {
      return a+b,nil
   }
}

add 函数会在 a 或者 b 任何一个为负数的情况下，返回一个错误信息；如果 a、b 都不为负数，错误信息会返回 nil 这也是常见的做法。所以调用者可以通过错误信息是否为 nil 进行判断。

使用示例：

sum,err:=add(-1,2)
if err!=nil {
   fmt.Println(err)
}else {
   fmt.Println(sum)
}

自定义 error

你可能会想，上面采用工厂函数返回错误的方式只能传递一个字符串，也就是携带的信息只有字符串，如果想要携带更多的信息，该怎么办？这个时候就需要自定义 error。

自定义 error 其实就是现自定义一个新类型，比如结构体，然后让这个类型实现 error 接口。

type commonError struct {
   errorCode int //错误码
   errorMsg string //错误信息
}

func (ce *commonError) Error() string{
   return ce.errorMsg
}

有了自定义的 error ，就可以使用它携带更多信息。

return 0, &commonError{
   errorCode: 1,
   errorMsg:  "a或者b不能为负数"}

我通过字面量的方式创建一个 *commonError 返回，其中 errorCode 值为 1，errorMsg 值为 “a 或者 b 不能为负数”。

error 断言

有了自定义的 error，并携带了更多的错误信息后，就可以使用这些信息了。你需要先把返回的 error 接口转换为自定义的错误信息，用的就是类型断言。

下面代码中的 err.(*commonError) 就是类型断言在 error 接口上的应用，也可以称为 error 断言。

sum, err := add(-1, 2)
if cm,ok:=err.(*commonError);ok{
   fmt.Println("错误代码为:",cm.errorCode,"，错误信息为：",cm.errorMsg)
} else {
   fmt.Println(sum)
}

如果返回的 ok 为 true，说明 error 断言成功，正确返回了 *commonError 类型的变量 cm，所以就可以像示例中一样使用变量 cm 的 errorCode 和 errorMsg 字段信息了。

错误嵌套

Error Wrapping 功能

error 接口虽然比较简洁，但是功能也比较弱。想象一下，假如我们有这样的需求：基于一个存在的 error 再生成一个 error，需要怎么做呢？这就是错误嵌套。

这种需求是存在的，比如调用一个函数，返回了一个错误信息 error，在不想丢失这个 error 的情况下，又想添加一些额外信息返回新的 error。这时候，我们首先想到的应该是自定义一个 struct。

type MyError struct {
    err error
    msg string
}

这个结构体有两个字段，其中 error 类型的 err 字段用于存放已存在的 error，string 类型的 msg 字段用于存放新的错误信息，这种方式就是 error 的嵌套。

现在让 MyError 这个 struct 实现 error 接口，然后在初始化 MyError 的时候传递存在的 error 和新的错误信息，如下面的代码所示：

func (e *MyError) Error() string {
    return e.err.Error() + e.msg
}

func main() {
    //err是一个存在的错误，可以从另外一个函数返回
    newErr := MyError{err, "数据上传问题"}
}

这种方式可以满足我们的需求，但是非常烦琐，因为既要定义新的类型还要实现 error 接口。所以从 Go 语言 1.13 版本开始，Go 标准库新增了 Error Wrapping 功能，让我们可以基于一个存在的 error 生成新的 error，并且可以保留原 error 信息，如下面的代码所示：

e := errors.New("原始错误e")
w := fmt.Errorf("Wrap了一个错误:%w", e)
fmt.Println(w)

Go 语言没有提供 Wrap 函数，而是扩展了 fmt.Errorf 函数，然后加了一个 %w，通过这种方式，便可以生成 wrapping error。

errors.Unwrap 函数

既然 error 可以包裹嵌套生成一个新的 error，那么也可以被解开，即通过 errors.Unwrap 函数得到被嵌套的 error。

Go 语言提供了 errors.Unwrap 用于获取被嵌套的 error，比如以上例子中的错误变量 w ，就可以对它进行 unwrap，获取被嵌套的原始错误 e。

下面我们运行以下代码：

fmt.Println(errors.Unwrap(w))

可以看到这样的信息，即 “原始错误 e”。

原始错误e

errors.Is 函数

有了 Error Wrapping 后，你会发现原来用的判断两个 error 是不是同一个 error 的方法失效了，比如 Go 语言标准库经常用到的如下代码中的方式：

if err == os.ErrExist

为什么会出现这种情况呢？由于 Go 语言的 Error Wrapping 功能，令人不知道返回的 err 是否被嵌套，又嵌套了几层？

于是 Go 语言为我们提供了 errors.Is 函数，用来判断两个 error 是否是同一个，如下所示：

func Is(err, target error) bool

以上就是 errors.Is 函数的定义，可以解释为：

如果 err 和 target 是同一个，那么返回 true。
如果 err 是一个 wrapping error，target 也包含在这个嵌套 error 链中的话，也返回 true。

可以简单地概括为，两个 error 相等或 err 包含 target 的情况下返回 true，其余返回 false。我们可以用上面的示例判断错误 w 中是否包含错误 e，试试运行下面的代码，来看打印的结果是不是 true。

fmt.Println(errors.Is(w,e))

errors.As 函数

同样的原因，有了 error 嵌套后，error 断言也不能用了，因为你不知道一个 error 是否被嵌套，又嵌套了几层。所以 Go 语言为解决这个问题提供了 errors.As 函数，比如前面 error 断言的例子，可以使用 errors.As 函数重写，效果是一样的，如下面的代码所示：

var cm *commonError
if errors.As(err,&cm){
   fmt.Println("错误代码为:",cm.errorCode,"，错误信息为：",cm.errorMsg)
} else {
   fmt.Println(sum)
}

所以在 Go 语言提供的 Error Wrapping 能力下，我们写的代码要尽可能地使用 Is、As 这些函数做判断和转换。

defer 函数

在一个自定义函数中，如果你打开了一个文件，那么之后你需要关闭它以释放资源。不管你的代码执行了多少分支，是否出现错误，文件都是一定要关闭的，这样才能保证资源的释放。

如果这个事情由开发人员来做，在业务逻辑变复杂后就会非常麻烦，而且还有可能会忘记关闭。基于这种情况，Go 语言为我们提供了 defer 函数，可以保证文件的关闭操作一定会被执行，而不管你自定义的函数是出现异常还是出现错误。

下面的代码是 Go 语言标准包 ioutil 中的 ReadFile 函数，它需要打开一个文件，然后通过 defer 关键字确保在 ReadFile 函数执行结束后，f.Close() 方法被执行，这样文件的资源才一定会释放。

func ReadFile(filename string) ([]byte, error) {
   f, err := os.Open(filename)
   if err != nil {
      return nil, err
   }
   defer f.Close()
   //省略无关代码
   return readAll(f, n)
}

defer 关键字用于修饰一个函数或者方法，使得该函数或者方法在返回前执行，也就是说它们被延迟，但又可以保证一定会执行。

以上面的 ReadFile 函数为例，被 defer 修饰的 f.Close 方法延迟执行，也就是说会先执行 readAll(f，n)，然后在整个 ReadFile 函数返回前执行 f.Close 方法。

defer 语句常被用于成对的操作，如文件的打开和关闭、加锁和释放锁、连接的建立和断开等。不管多么复杂的操作，都可以保证资源被正确地释放。

panic 函数

Go语言是一门静态的强类型语言，很多问题都尽可能地在编译时捕获，但是有一些只能在运行时检查，比如数组越界访问、不相同的类型强制转换等，这类运行时的问题会引起 panic 异常。

除了运行时可以产生 panic 异常外，我们自己也可以抛出 panic 异常。假设我需要连接 MySQL数据库，可以写一个连接 MySQL 的函数 connectMySQL ，如下面的代码所示：

func connectMySQL(ip,username,password string){
   if ip =="" {
      panic("ip不能为空")
   }
   //省略其他代码
}

在 connectMySQL 函数中，如果 ip 为空会直接抛出 panic 异常。这种逻辑是正确的，因为数据库无法连接成功的话，整个程序运行起来也没有意义，所以就抛出 panic 以终止程序的运行。

panic 是Go语言内置的函数，可以接收 interface{} 类型的参数，也就是任何类型的值都可以传递给 panic 函数，如下所示：

func panic(v interface{})

小提示：interface{} 是空接口的意思，在 Go 语言中代表任意类型。

panic 异常是一种非常严重的情况，会让程序中断运行，使程序崩溃，所以如果是不影响程序运行的错误，不要使用 panic，使用普通错误 error 即可。

recover 函数

通常情况下，我们不对 panic 异常做任何处理，因为既然它是影响程序运行的异常，就让它直接崩溃即可。但是也的确有一些特例，比如在程序崩溃前做一些资源释放的处理，这时候就需要从 panic 异常中恢复，才能完成处理。

在 Go语言中，可以通过内置的 recover 函数恢复 panic 异常。因为在程序因 panic 异常崩溃的时候，只有被 defer 修饰的函数才能被执行，所以 recover 函数要结合 defer 关键字使用才能生效。

下面的示例是通过 defer 关键字 + 匿名函数 + recover 函数从 panic 异常中恢复的方式。

func main() {
   defer func() {
      if p:=recover();p!=nil{
         fmt.Println(p)
      }
   }()
   connectMySQL("","root","123456")
}

运行这个代码，可以看到如下的打印输出，这证明 recover 函数成功捕获了 panic 异常。

ip 不能为空

通过这个输出的结果也可以发现，recover 函数返回的值就是通过 panic 函数传递的参数值。

总结

对于 Go 语言中的错误处理机制，笔者是十分喜欢的，这样可以很清晰的把错误处理的逻辑展现出来。

当然，也有不少的朋友会嫌弃这种原始的错误处理机制，即每次都要显示地进行错误判断，这就因人而异了。

关于本文中讲述的所有知识点，都有可以深入挖掘的知识体系，并且在面试和实战中都是比较重要的。这里先挖一个坑，后面的深入学习和面试系列都会进行详细的讲解，笔者会把自己想的东西尽可能清晰地表达出来。