datetime:2022/02/05 16:58
author:nzb
Go语言动手写Web框架 - Gee第七天 错误恢复(Panic Recover)
本文是7天用Go从零实现Web框架Gee教程系列的第七篇。
- 实现错误处理机制。
panic
Go 语言中，比较常见的错误处理方法是返回 error，由调用者决定后续如何处理。但是如果是无法恢复的错误，可以手动触发 panic，当然如果在程序运行过程中出现了类似于数组越界的错误，panic 也会被触发。panic 会中止当前执行的程序，退出。
下面是主动触发的例子：
// hello.go
func main() {
fmt.Println("before panic")
panic("crash")
fmt.Println("after panic")
}
$ go run hello.go
before panic
panic: crash
goroutine 1 [running]:
main.main()
~/go_demo/hello/hello.go:7 +0x95
exit status 2
下面是数组越界触发的 panic
// hello.go
func main() {
arr := []int{1, 2, 3}
fmt.Println(arr[4])
}
$ go run hello.go
panic: runtime error: index out of range [4] with length 3
defer
panic 会导致程序被中止，但是在退出前，会先处理完当前协程上已经defer 的任务，执行完成后再退出。效果类似于 java 语言的 try...catch。
// hello.go
func main() {
defer func() {
fmt.Println("defer func")
}()
arr := []int{1, 2, 3}
fmt.Println(arr[4])
}
$ go run hello.go
defer func
panic: runtime error: index out of range [4] with length 3
可以 defer 多个任务，在同一个函数中 defer 多个任务，会逆序执行。即先执行最后 defer 的任务。
在这里，defer 的任务执行完成之后，panic 还会继续被抛出，导致程序非正常结束。
recover
Go 语言还提供了 recover 函数，可以避免因为 panic 发生而导致整个程序终止，recover 函数只在 defer 中生效。
// hello.go
func test_recover() {
defer func() {
fmt.Println("defer func")
if err := recover(); err != nil {
fmt.Println("recover success")
}
}()
arr := []int{1, 2, 3}
fmt.Println(arr[4])
fmt.Println("after panic")
}
func main() {
test_recover()
fmt.Println("after recover")
}
$ go run hello.go
defer func
recover success
after recover
我们可以看到，recover 捕获了 panic，程序正常结束。test_recover() 中的 after panic 没有打印，这是正确的，当 panic 被触发时，控制权就被交给了 defer 。就像在 java 中，try代码块中发生了异常，控制权交给了 catch，接下来执行 catch 代码块中的代码。而在 main() 中打印了 after recover，说明程序已经恢复正常，继续往下执行直到结束。
Gee 的错误处理机制
对一个 Web 框架而言，错误处理机制是非常必要的。可能是框架本身没有完备的测试，导致在某些情况下出现空指针异常等情况。也有可能用户不正确的参数，触发了某些异常，例如数组越界，空指针等。如果因为这些原因导致系统宕机，必然是不可接受的。
我们在第六天实现的框架并没有加入异常处理机制，如果代码中存在会触发 panic 的 BUG，很容易宕掉。
例如下面的代码：
func main() {
r := gee.New()
r.GET("/panic", func(c *gee.Context) {
names := []string{"geektutu"}
c.String(http.StatusOK, names[100])
})
r.Run(":9999")
}
在上面的代码中，我们为 gee 注册了路由 /panic，而这个路由的处理函数内部存在数组越界 names[100]，如果访问 localhost:9999/panic，Web 服务就会宕掉。
今天，我们将在 gee 中添加一个非常简单的错误处理机制，即在此类错误发生时，向用户返回 Internal Server Error，并且在日志中打印必要的错误信息，方便进行错误定位。
我们之前实现了中间件机制，错误处理也可以作为一个中间件，增强 gee 框架的能力。
新增文件 gee/recovery.go，在这个文件中实现中间件 Recovery。
func Recovery() HandlerFunc {
return func(c *Context) {
defer func() {
if err := recover(); err != nil {
message := fmt.Sprintf("%s", err)
log.Printf("%s\n\n", trace(message))
c.Fail(http.StatusInternalServerError, "Internal Server Error")
}
}()
c.Next()
}
}
Recovery 的实现非常简单，使用 defer 挂载上错误恢复的函数，在这个函数中调用 recover()，捕获 panic，并且将堆栈信息打印在日志中，向用户返回 Internal Server Error。
你可能注意到，这里有一个 trace() 函数，这个函数是用来获取触发 panic 的堆栈信息，完整代码如下：
day7-panic-recover/gee/recovery.go
package gee
import (
"fmt"
"log"
"net/http"
"runtime"
"strings"
)
// print stack trace for debug
func trace(message string) string {
var pcs [32]uintptr
n := runtime.Callers(3, pcs[:]) // skip first 3 caller
var str strings.Builder
str.WriteString(message + "\nTraceback:")
for _, pc := range pcs[:n] {
fn := runtime.FuncForPC(pc)
file, line := fn.FileLine(pc)
str.WriteString(fmt.Sprintf("\n\t%s:%d", file, line))
}
return str.String()
}
func Recovery() HandlerFunc {
return func(c *Context) {
defer func() {
if err := recover(); err != nil {
message := fmt.Sprintf("%s", err)
log.Printf("%s\n\n", trace(message))
c.Fail(http.StatusInternalServerError, "Internal Server Error")
}
}()
c.Next()
}
}
在 trace() 中，调用了 runtime.Callers(3, pcs[:])，Callers 用来返回调用栈的程序计数器, 第 0 个 Caller 是 Callers 本身，第 1 个是上一层 trace，第 2 个是再上一层的 defer func。因此，为了日志简洁一点，我们跳过了前 3 个 Caller。
接下来，通过 runtime.FuncForPC(pc) 获取对应的函数，在通过 fn.FileLine(pc) 获取到调用该函数的文件名和行号，打印在日志中。
至此，gee 框架的错误处理机制就完成了。
使用 Demo
package main
import (
"net/http"
"gee"
)
func main() {
r := gee.Default()
r.GET("/", func(c *gee.Context) {
c.String(http.StatusOK, "Hello Geektutu\n")
})
// index out of range for testing Recovery()
r.GET("/panic", func(c *gee.Context) {
names := []string{"geektutu"}
c.String(http.StatusOK, names[100])
})
r.Run(":9999")
}
接下来进行测试，先访问主页，访问一个有BUG的 /panic，服务正常返回。接下来我们再一次成功访问了主页，说明服务完全运转正常。
$ curl "http://localhost:9999"
Hello Geektutu
$ curl "http://localhost:9999/panic"
{"message":"Internal Server Error"}
$ curl "http://localhost:9999"
Hello Geektutu
我们可以在后台日志中看到如下内容，引发错误的原因和堆栈信息都被打印了出来，通过日志，我们可以很容易地知道，在day7-panic-recover/main.go:47 的地方出现了 index out of range 错误。
2020/01/09 01:00:10 Route GET - /
2020/01/09 01:00:10 Route GET - /panic
2020/01/09 01:00:22 [200] / in 25.364µs
2020/01/09 01:00:32 runtime error: index out of range
Traceback:
/usr/local/Cellar/go/1.12.5/libexec/src/runtime/panic.go:523
/usr/local/Cellar/go/1.12.5/libexec/src/runtime/panic.go:44
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/main.go:47
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/gee/context.go:41
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/gee/recovery.go:37
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/gee/context.go:41
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/gee/logger.go:15
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/gee/context.go:41
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/gee/router.go:99
/tmp/7days-golang/day7-panic-recover/gee/gee.go:130
/usr/local/Cellar/go/1.12.5/libexec/src/net/http/server.go:2775
/usr/local/Cellar/go/1.12.5/libexec/src/net/http/server.go:1879
/usr/local/Cellar/go/1.12.5/libexec/src/runtime/asm_amd64.s:1338
2020/01/09 01:00:32 [500] /panic in 395.846µs
2020/01/09 01:00:38 [200] / in 6.985µs