【Golang】defer的使用和底层实现

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📢 关键词 : defer、资源释放、底层实现

1：defer是什么

defer是Go语言的关键字，一般用于资源的释放和异常的捕捉(比如：文件打开、加锁、数据库连接、异常捕获)，defer语句后将其后面跟随的语句进行延迟处理，就是说在函数执行完毕后再执行调用，也就是return的ret指令之前。

1.1 资源释放

资源的释放在代码中有很多场景，比如打开文件描述符资源后，需要进行file.close得到释放，在打开文件后就加上defer，避免在后续因为err导致的return退出忘记释放，文件资源。

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

常见的加锁场景，业务代码中忘记释放锁，那么会导致资源得不到释放，造成死锁，但是defer就很好解决了这个问题，不管业务逻辑怎么处理，最终还是会释放锁。

func lockScene() {
	 var mutex sync.Mutex
	 mutex.Lock()
	 defer  mutex.Unlock()
	 //业务代码...
}

1.2 捕获异常

Go 语言中 recover 关键字主要用于捕获异常，让程序回到正常状态。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

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

2：defer语法

defer语法相对简单，直接在普通函数之前加一个defer关键字

defer demoFunc(args)

虽然defer语法简单，但是当有多个defer注册时，会以逆序执行（类似栈：先进后出），举个栗子。

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

这段代码的字符串输出结果是：start、end、defer2、defer1。首先输出的defer字符串在正常的start、end后输出可以很好理解(defer在函数返回前执行)，字符串defer2在defer1前输出（逆序执行）。

3：defer与return

Go语言中函数的 return 语句并不是原子级的，实际的执行过程为为设置返回值—>ret指令，defer 语句是在返回前执行，所以返回过程是：「设置返回值—>执行defer—>ret」

4：defer底层实现

要了解defer的实现，先看下defer的底层数据结构和各个参数表示的意义（src/runtime/runtime2.go）

type _defer struct {
   siz     int32    // 参数和返回值的内存大小
   started bool
   heap    bool       //是否分配在堆上面
   openDefer bool     // 是否经过开放编码优化
   sp        uintptr  // sp 计数器值，栈指针
   pc        uintptr  // pc 计数器值，程序计数器
   fn        *funcval // defer 传入的函数地址，也就是延后执行的函数
   _panic    *_panic  // defer 的 panic 结构体
   link      *_defer  // 同一个协程里面的defer 延迟函数，会通过该指针连接在一起
}

defer怎么实现延迟的

通过资料了解到，defer在代码中的位置在编译后会有两部分内容： 1：deferproc负责把要执行的函数保存起来，我们称之为defer注册 2：deferreturn是在defer注册完成（deferproc）后，程序执行后续业务代码，直到通过deferreturn执行注册的defer函数

为啥是逆序执行

defer结构有个link指针，是指向的一个defer单链表的头，每次咱们声明一个defer的时候，就会将该defer的数据插入到这个单链表头部的位置，取defer进行执行的时候，是从单链表的头开始去取的，这就是defer先进后出的原因。 底层代码在src/runtime/panic.go，核心代码做了说明

func deferproc(siz int32, fn *funcval) { // arguments of fn follow fn
	gp := getg() //获取goroutine结构
	if gp.m.curg != gp {
		// go code on the system stack can't defer
		throw("defer on system stack")
	}
	...
	d := newdefer(siz) //新建一个defer结构
	if d._panic != nil {
		throw("deferproc: d.panic != nil after newdefer")
	}
	d.link = gp._defer // 新建defer的link指针指向g的defer
	gp._defer = d      // 新建defer放到g的defer位置，完成插入链表表头操作
	d.fn = fn
	d.pc = callerpc
	d.sp = sp
	...
}

如图：先声明defer fun1()、再声明 defer fun2()，fun2()在单链表链表头部。

总结

1：defer关键字后面必须是函数，也叫延迟函数

2：defer是逆序执行（后进先出），延迟函数中的参数在defer声明的时候已经确定了

3：在函数return之前执行延迟函数

文末安利一波：

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