panic与recover底层原理

panic与recover
有defer有panic, defer中没有recover且没有panic
有defer有panic, defer中有panic,但是没有recover
有defer有panic, defer中有recover,但是没有panic
有defer有panic, defer中同时有recover, panic
总结
有defer有panic, defer中没有recover且没有panic


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我们已经知道当前执行的goroutine中有一个defer链表的头指针,其实它也有一个panic链表头指针。panic链表连起来的,是一个一个_panic结构体,和defer链表一样,发送新的panic时,也是在链表头上插入新的_panic结构体。所以链表头上的panic,就是当前正在执行的那一个。


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来看个例子,这里函数A注册了两个defer函数A1和A2后发生panic, 执行到panic后,panic后面的代码就不会执行了,而是进入panic处理逻辑,首先在panic链表中增加一项,记为panicA,它就是当前正在执行的panic,然后就该执行defer链表了。


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从头开始执行,不过与函数正常执行defer有些不同,panic执行defer时,会先把它的started置为true,标记它已经开始执行,并且会把_panic字段指向当前执行的panic。表示这个defer是由这个panic触发的。


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回到例子中,A2执行前也要先标记,如果函数A2能正常结束,这一项defer就会被移除,继续执行下个defer。之所有这样设计,是为了应对defer函数没有正常结束的情况。


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有defer有panic, defer中有panic,但是没有recover

例如接下来要执行的defer函数A1中,会再次发生panic,执行前同样标记它的started和_panic字段,当A1执行到这里时再次发生panic,这后面的代码也不会执行了,然后在panic链表头插入一个新的panic,


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现在它成为当前执行的panic了。然后同样去执行defer链表,但是发现A1已经执行,并且触发它执行的并不是当前的panicA1。所以要根据这里记录的panic指针,找到对应的panic,并把它标记为已终止。

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是时候把_panic结构体展开了,第一个字段存储panic当前执行的defer的函数参数地址,下面这个字段就是panic函数自己的参数了,link链到之前发生的panic,recovered表示panic是否被恢复,aborted表示panic是否被终止。所以回到例子中,panicA被终止。


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这里不仅要把panicA标识为已终止,还要把deferA1这一项移除


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接下来就该打印panic信息了,注意panic打印异常信息时,会从链表尾开始,也就是按照panic发生的顺序逐个输出,所以这里会先输出panicA,然后是panicA1,没有发生recover时panic的处理逻辑就是这样。
关键点有两个:

第一个是panic执行defer函数的方式,先标记后释放,目的是为了终止之前发生的panic。
第二个是异常信息的输出方式,所有还在panic链表上的项都会被输出,顺序与panic发生的顺序一致
有defer有panic, defer中有recover,但是没有panic


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接下来增加recover看看, recover本身的逻辑很简单,它只做一件事,就是把当前执行的panic置为已恢复,也就是把它的recovered字段置为true,其他的都不管。


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函数A里有两个defer函数,并且会发生panic,而defer函数A2中会执行recover,panic发生时,当前goroutine中defer链表只有A1和A2,panic链表有一项,标记为panicA。panicA触发defer执行,先执行函数A2,执行到第一行发生recover,把当前执行的panicA置为已恢复,然后recover函数的任务就完成了。程序继续往下走,直到A2结束。


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其实在每个defer执行完之后,panic处理流程都会检查当前panic是否被它恢复了。此时发现panicA已经被恢复,就会把它从链表中移除,A2这一项也会从defer链表中移除 。不过在移除前,要保存_defer.sp和_defer.pc这两个字段的值,接下来要做的就是利用保存的sp和pc跳出panicA的处理流程。


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但是要怎么跳出来呢?又恢复到哪里去呢?我们知道,sp和pc是注册defer函数时保存的,这里sp就是函数A的栈指针,而pc字段,就是调用deferproc函数的返回地址(下一条指令的地址) ,这就是这段伪指令中判断返回值是否大于零的这部分逻辑。


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通过sp可以恢复到函数A的栈帧,通过pc可以恢复到这里的指令地址,但是r就不能是0了,否则函数A就会重复执行,我们之前提过,这个返回值被编译器保存在一个寄存器中,所以只要把它置为1,就可以执行goto ret,跳转到deferreturn这里,继续执行defer链表了 。


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不过要注意的是,deferreturn只负责执行当前函数A注册的defer函数,它是通过栈指针来判断的,defer链表中接下来要执行的A1 ,也是函数A注册的,所以函数A1执行,A1结束后defer链表为空,函数A结束。


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这就是recover的基本处理流程。虽然recover函数只设置了当前panic的一个属性,但是会引发panic处理流程,移除被恢复的panic并跳出当前panic的处理流程。但是要注意,在发生recover的函数正常返回以后,才会进入到检测panic是否被恢复的流程,然后才能删除被恢复的panic。


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有defer有panic, defer中同时有recover, panic

如果发生recover的defer函数在返回之前又发生了panic,情况就又不一样了了。我们先恢复到recover发生时defer链表和panic链表的状态。执行到这里再次panic时,panic链表增加一项。记为panicA2,它成为当前panic,并且执行defer链表,发现A2已经由之前的panicA执行了,所以把panicA终止,并把A2从defer链表中移除,继续执行下一个,A1就是由panicA2触发执行的了。

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A1结束后被移除,defer链表为空,接下来就要输出异常现象了,注意,对于panic链表中已经被恢复的panic,打印它的信息时,会加上recovered标记。panic链表每一项都输出后,程序退出。这个例子主要是帮助我们理解,被恢复的panic在什么情况下不会被移除。

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下面我们再看一个例子,这一次我们结合函数调用关系来弄清楚recover发生后,程序究竟会恢复到哪里,这里函数A注册了两个defer函数后发生panic,defer函数A1可以正常执行,但是defer函数A2注册了defer函数B1后再次panic,而defer函数B1会发生recover。

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首先注册两个defer函数A1和A2,发生panic时,实际上会调用runtime.gopanic函数,它负责添加panic链表项,并执行defer链表。panicA首先会执行defer函数A2,A2会注册一个defer函数B1,然后再次发生panic,所以函数A2也会调用gopanic函数。panicA2也去执行defer链表。


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首先是B1,B1执行时调用recover函数,把panicA2置为已恢复。


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B1正常结束后,返回到panicA2的处理流程,检测到panicA2已恢复,把它从链表中移除 ,因为defer函数B1是函数A2注册的,所以跳出panicA2的处理逻辑后,程序会恢复到函数A2的栈帧。


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通过之前介绍的方式,最终会跳转到A2这里,调用deferreturn函数的地方继续执行,因为函数A2注册的defer函数B1已经执行完了,所以deferreturn函数返回,然后函数A2返回。返回到哪里呢,因为函数A2是由panicA触发调用的,所以函数A2结束后,程序再次回到panicA的处理流程,继续执行defer链表。

简单回顾一下,B1中recover发生后,会跳出当前执行的panicA2处理流程,恢复到注册函数B1的函数栈帧。A2结束后会返回到触发它执行的panicA的处理流程,现在你知道recover发生后,究竟会恢复到哪里了吧。

Go1.14版本以前,panic和recover的基本处理流程就是这样,由于Go1.14中使用了open coded defer,导致panic执行defer链表时,不能如同之前这般轻松,需要通过扫描栈来找到未注册到defer链表的defer函数。但是panic和recover的总体设计思想,在这些版本中都是一致的

总结
有defer有panic, defer中没有recover且没有panic
此种情况panic没有嵌套,defer可以正常结束,唯一的一个panic执行完defer链表,就会打印panic信息。
有defer有panic, defer中有panic,但是没有recover
出现panic嵌套,defer无法正常结束,此时,后面的panic会把前面的panic标记为aborted
有defer有panic, defer中有recover,但是没有panic
已标记为recover的panic会被从panic链表中移除。不会在打印panic信息时输出该panic信息
有defer有panic, defer中同时有recover, panic
此时,recover中会被标记,后面的panic会将该panic标记为aborted。由于defer不能正常结束,所以被标记为recovered的panic仍然不能被移除。
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原文链接:https://blog.csdn.net/qq_42956653/article/details/121121451

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