Go Error 嵌套到底是怎么实现的?

原文链接: Go Error 嵌套到底是怎么实现的?

Go Error 的设计哲学是 「Errors Are Values」。

这句话应该怎么理解呢?翻译起来挺难的。不过从源码的角度来看,好像更容易理解其背后的含义。

Go Error 源码很简单,寥寥几行:

// src/builtin/builtin.go

type error interface {
    Error() string
}

error 是一个接口类型,只需要实现 Error() 方法即可。在 Error() 方法中,就可以返回自定义结构体的任意内容。

下面首先说说如何创建 error

创建 Error

创建 error 有两种方式,分别是:

  1. errors.New()
  2. fmt.Errorf()

errors.New()

errors.New() 的使用延续了 Go 的一贯风格,New 一下就可以了。

举一个例子:

package main

import (
    "errors"
    "fmt"
)

func main() {
    err := errors.New("这是 errors.New() 创建的错误")
    fmt.Printf("err 错误类型:%T,错误为:%v\n", err, err)
}

/* 输出
err 错误类型:*errors.errorString,错误为:这是 errors.New() 创建的错误
*/

这段代码唯一让人困惑的地方可能就是错误类型了,但没关系。只要看一下源码,就瞬间迎刃而解。

源码如下:

// src/errors/errors.go

// New returns an error that formats as the given text.
// Each call to New returns a distinct error value even if the text is identical.
func New(text string) error {
    return &errorString{text}
}

// errorString is a trivial implementation of error.
type errorString struct {
    s string
}

func (e *errorString) Error() string {
    return e.s
}

可以看到,errorString 是一个结构体,实现了 Error() 方法,New 函数直接返回 errorString 指针。

这种用法很简单,但不实用。假如我还想返回程序的上下文信息,它就没辙了。

下面看第二种方式。

fmt.Errorf()

还是先看一个例子:

package main

import (
    "database/sql"
    "fmt"
)

func foo() error {
    return sql.ErrNoRows
}

func bar() error {
    return foo()
}

func main() {
    err := bar()
    if err == sql.ErrNoRows {
        fmt.Printf("data not found, %+v\n", err)
        return
    }
    if err != nil {
        fmt.Println("Unknown error")
    }
}

/* 输出
data not found, sql: no rows in result set
*/

这个例子输出了我们想要的结果,但是还不够。

一般情况下,我们会通过使用 fmt.Errorf() 函数,附加上我们想添加的文本信息,使返回内容更明确,处理起来更灵活。

所以,foo() 函数会改成下面这样:

func foo() error {
   return fmt.Errorf("foo err, %v", sql.ErrNoRows)
}

这时问题就出现了,经过 fmt.Errorf() 的封装,原始 error 类型发生了改变,这就导致 err == sql.ErrNoRows 不再成立,返回信息变成了 Unknown error

如果想根据返回的 error 类型做不同处理,就无法实现了。

因此,Go 1.13 为我们提供了 wrapError 来处理这个问题。

Wrap Error

看一个例子:

package main

import (
    "fmt"
)

type myError struct{}

func (e myError) Error() string {
    return "Error happended"
}

func main() {
    e1 := myError{}
    e2 := fmt.Errorf("E2: %w", e1)
    e3 := fmt.Errorf("E3: %w", e2)
    fmt.Println(e2)
    fmt.Println(e3)
}

/* output
E2: Error happended
E3: E2: Error happended
*/

乍一看好像好没什么区别,但背后的实现原理却并不相同。

Go 扩展了 fmt.Errorf() 函数,增加了一个 %w 标识符来创建 wrapError

// src/fmt/errors.go

func Errorf(format string, a ...interface{}) error {
    p := newPrinter()
    p.wrapErrs = true
    p.doPrintf(format, a)
    s := string(p.buf)
    var err error
    if p.wrappedErr == nil {
        err = errors.New(s)
    } else {
        err = &wrapError{s, p.wrappedErr}
    }
    p.free()
    return err
}

当使用 w% 时,函数会返回 &wrapError{s, p.wrappedErr}wrapError 结构体定义如下:

// src/fmt/errors.go

type wrapError struct {
    msg string
    err error
}

func (e *wrapError) Error() string {
    return e.msg
}

func (e *wrapError) Unwrap() error {
    return e.err
}

实现了 Error() 方法,说明它是一个 error,而 Unwrap() 方法是为了获取被封装的 error

// src/errors/wrap.go

func Unwrap(err error) error {
    u, ok := err.(interface {
        Unwrap() error
    })
    if !ok {
        return nil
    }
    return u.Unwrap()
}

它们之间的关系是这样的:

Go Error 嵌套到底是怎么实现的?_第1张图片

因此,我们可以使用 w% 将上文中的程序进行改造,使其内容输出更丰富。

如下:

package main

import (
    "database/sql"
    "errors"
    "fmt"
)

func bar() error {
    if err := foo(); err != nil {
        return fmt.Errorf("bar failed: %w", foo())
    }
    return nil
}

func foo() error {
    return fmt.Errorf("foo failed: %w", sql.ErrNoRows)
}

func main() {
    err := bar()
    if errors.Is(err, sql.ErrNoRows) {
        fmt.Printf("data not found,  %+v\n", err)
        return
    }
    if err != nil {
        fmt.Println("Unknown error")
    }
}

/* output
data not found,  bar failed: foo failed: sql: no rows in result set
*/

终于有了让人满意的输出结果,每个函数都增加了必要的上下文信息,而且也符合对错误类型的判断。

errors.Is() 函数用来判断 err 以及其封装的 error 链中是否包含目标类型。这也就解决了上文提出的无法判断错误类型的问题。

后记

其实,Go 目前对 Error 的处理方式也是充满争议的。不过,官方团队正在积极和社区交流,提出改进方法。相信在不久的将来,一定会找到更好的解决方案。

现阶段来说,大部分团队可能会选择 github.com/pkg/errors 包来进行错误处理。如果感兴趣的话,可以学学看。

好了,本文就到这里吧。关注我,带你通过问题读 Go 源码。


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