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Go關(guān)鍵字defer的使用和底層實現(xiàn)

更新時間：2023年11月23日 09:05:17 作者：小許code

defer是Go語言的關(guān)鍵字,一般用于資源的釋放和異常的捕捉,defer語句后將其后面跟隨的語句進(jìn)行延遲處理,就是說在函數(shù)執(zhí)行完畢后再執(zhí)行調(diào)用,也就是return的ret指令之前,本文給大家介紹了Go關(guān)鍵字defer的使用和底層實現(xiàn),需要的朋友可以參考下

1：defer是什么

defer是Go語言的關(guān)鍵字，一般用于資源的釋放和異常的捕捉(比如：文件打開、加鎖、數(shù)據(jù)庫連接、異常捕獲)，defer語句后將其后面跟隨的語句進(jìn)行延遲處理，就是說在函數(shù)執(zhí)行完畢后再執(zhí)行調(diào)用，也就是return的ret指令之前。

1.1 資源釋放

資源的釋放在代碼中有很多場景，比如打開文件描述符資源后，需要進(jìn)行file.close得到釋放，在打開文件后就加上defer，避免在后續(xù)因為err導(dǎo)致的return退出忘記釋放，文件資源。

func openFile() {
	file, err := os.Open("txt")
	if err != nil {
		return
	}
	defer file.Close() //合理位置
}

常見的加鎖場景，業(yè)務(wù)代碼中忘記釋放鎖，那么會導(dǎo)致資源得不到釋放，造成死鎖，但是defer就很好解決了這個問題，不管業(yè)務(wù)邏輯怎么處理，最終還是會釋放鎖。

func lockScene() {
	 var mutex sync.Mutex
	 mutex.Lock()
	 defer  mutex.Unlock()
	 //業(yè)務(wù)代碼...
}

1.2 捕獲異常

Go 語言中 recover 關(guān)鍵字主要用于捕獲異常，讓程序回到正常狀態(tài)。recover 可以中止 panic 造成的程序崩潰。它是一個只能在 defer 中發(fā)揮作用的函數(shù)，在其他作用域中調(diào)用不會發(fā)揮作用

func demo()  {
 defer func() {
  if err := recover(); err !=nil{
   fmt.Println(string(Stack()))
  }
 }()
 panic("unknown")
}

2：defer語法

defer語法相對簡單，直接在普通函數(shù)之前加一個defer關(guān)鍵字

defer demoFunc(args)

雖然defer語法簡單，但是當(dāng)有多個defer注冊時，會以逆序執(zhí)行（類似棧：先進(jìn)后出），舉個栗子。

func f1() {
	defer fmt.Println("defer1")
	defer fmt.Println("defer2")
	fmt.Println("start")
	fmt.Println("end")
	return
}

這段代碼的字符串輸出結(jié)果是：start、end、defer2、defer1。首先輸出的defer字符串在正常的start、end后輸出可以很好理解(defer在函數(shù)返回前執(zhí)行)，字符串defer2在defer1前輸出（逆序執(zhí)行）。

3：defer與return

Go語言中函數(shù)的 return 語句并不是原子級的，實際的執(zhí)行過程為為設(shè)置返回值—>ret指令，defer 語句是在返回前執(zhí)行，所以返回過程是：「設(shè)置返回值—>執(zhí)行defer—>ret」

4：defer底層實現(xiàn)

要了解defer的實現(xiàn)，先看下defer的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和各個參數(shù)表示的意義（src/runtime/runtime2.go）

type _defer struct {
   siz     int32    // 參數(shù)和返回值的內(nèi)存大小
   started bool
   heap    bool       //是否分配在堆上面
   openDefer bool     // 是否經(jīng)過開放編碼優(yōu)化
   sp        uintptr  // sp 計數(shù)器值，棧指針
   pc        uintptr  // pc 計數(shù)器值，程序計數(shù)器
   fn        *funcval // defer 傳入的函數(shù)地址，也就是延后執(zhí)行的函數(shù)
   _panic    *_panic  // defer 的 panic 結(jié)構(gòu)體
   link      *_defer  // 同一個協(xié)程里面的defer 延遲函數(shù)，會通過該指針連接在一起
}

defer怎么實現(xiàn)延遲的

通過資料了解到，defer在代碼中的位置在編譯后會有兩部分內(nèi)容： 1：deferproc負(fù)責(zé)把要執(zhí)行的函數(shù)保存起來，我們稱之為defer注冊 2：deferreturn是在defer注冊完成（deferproc）后，程序執(zhí)行后續(xù)業(yè)務(wù)代碼，直到通過deferreturn執(zhí)行注冊的defer函數(shù)

為啥是逆序執(zhí)行

defer結(jié)構(gòu)有個link指針，是指向的一個defer單鏈表的頭，每次咱們聲明一個defer的時候，就會將該defer的數(shù)據(jù)插入到這個單鏈表頭部的位置，取defer進(jìn)行執(zhí)行的時候，是從單鏈表的頭開始去取的，這就是defer先進(jìn)后出的原因。底層代碼在src/runtime/panic.go，核心代碼做了說明

func deferproc(siz int32, fn *funcval) { // arguments of fn follow fn
	gp := getg() //獲取goroutine結(jié)構(gòu)
	if gp.m.curg != gp {
		// go code on the system stack can't defer
		throw("defer on system stack")
	}
	...
	d := newdefer(siz) //新建一個defer結(jié)構(gòu)
	if d._panic != nil {
		throw("deferproc: d.panic != nil after newdefer")
	}
	d.link = gp._defer // 新建defer的link指針指向g的defer
	gp._defer = d      // 新建defer放到g的defer位置，完成插入鏈表表頭操作
	d.fn = fn
	d.pc = callerpc
	d.sp = sp
	...
}