六、错误处理

我已经给出了几个关于错误处理的演示文稿，并在我的博客上写了很多关于错误处理的文章。我在昨天的会议上也讲了很多关于错误处理的内容，所以在这里不再赘述。

https://dave.cheney.net/2014/12/24/inspecting-errors
https://dave.cheney.net/2016/04/07/constant-errors

相反，我想介绍与错误处理相关的两个其他方面。

6.1 通过消除错误来消除错误处理

如果你昨天在我的演讲中，我谈到了改进错误处理的提案。但是你知道有什么比改进错误处理的语法更好吗？那就是根本不需要处理错误。

注意: 我不是说“删除你的错误处理”。我的建议是，修改你的代码，这样就不用处理错误了。

本节从 John Ousterhout 最近的著作 “软件设计哲学” 中汲取灵感。该书的其中一章是“定义不存在的错误”。我们将尝试将此建议应用于 Go 语言。

6.1.1 计算行数

让我们编写一个函数来计算文件中的行数。

func CountLines(r io.Reader) (int, error) {
 var (
  br    = bufio.NewReader(r)
  lines int
  err   error
 )

 for {
  _, err = br.ReadString('\n')
  lines++
  if err != nil {
   break
  }
 }

 if err != io.EOF {
  return 0, err
 }
 return lines, nil
}

由于我们遵循前面部分的建议【指 API设计章节】，CountLines 需要一个 io.Reader，而不是一个 *File；它的任务是调用者为我们想要计算的内容提供 io.Reader。

我们构造一个 bufio.Reader，然后在一个循环中调用 ReadString 方法，递增计数器直到我们到达文件的末尾，然后我们返回读取的行数。

至少这是我们想要编写的代码，但是这个函数由于需要错误处理而变得更加复杂。例如，有这样一个奇怪的结构:

_, err = br.ReadString('\n')
lines++
if err != nil {
    break
}

我们在检查错误之前增加了行数，这样做看起来很奇怪。

我们必须以这种方式编写它的原因是，如果在遇到换行符之前就读到文件结束，则 ReadString 将返回错误。如果文件中没有换行符，同样会出现这种情况。

为了解决这个问题，我们重新排列逻辑增来加行数，然后查看是否需要退出循环。

注意: 这个逻辑仍然不完美，你能发现错误吗？

但是我们还没有完成检查错误。当 ReadString 到达文件末尾时，预期它会返回 io.EOF。ReadString 需要某种方式在没有什么可读时来停止。因此，在我们将错误返回给 CountLine 的调用者之前，我们需要检查错误是否是 io.EOF，如果不是将其错误返回，否则我们返回 nil 说一切正常。

我认为这是 Russ Cox(Go团队负责人) 观察到错误处理可能会模糊函数操作的一个很好的例子。我们来看一个改进的版本。

func CountLines(r io.Reader) (int, error) {
 sc := bufio.NewScanner(r)
 lines := 0

 for sc.Scan() {
  lines++
 }
 return lines, sc.Err()
}

这个改进的版本从 bufio.Reader 切换到 bufio.Scanner。

在 bufio.Scanner 内部使用 bufio.Reader，但它添加了一个很好的抽象层，它有助于通过隐藏 CountLines 的操作来消除错误处理。

注意: bufio.Scanner 可以扫描任何模式，但默认情况下它会查找换行符。

如果扫描程序匹配了一行文本并且没有遇到错误，则 sc.Scan() 方法返回 true 。因此，只有当扫描仪的缓冲区中有一行文本时，才会调用 for 循环的主体。这意味着我们修改后的 CountLines 正确处理没有换行符的情况，并且还处理文件为空的情况。

其次，当 sc.Scan 在遇到错误时返回 false，我们的 for 循环将在到达文件结尾或遇到错误时退出。bufio.Scanner 类型会记住遇到的第一个错误，一旦我们使用 sc.Err() 方法退出循环，我们就可以获取该错误。

最后， sc.Err() 负责处理 io.EOF 并在达到文件末尾时将其转换为 nil，而不会遇到其他错误。

贴士: 当遇到难以忍受的错误处理时，请尝试将某些操作提取到辅助程序类型中。

6.1.2. WriteResponse

我的第二个例子受到了 Errors are values 博客文章的启发。

在本章前面我们已经看过处理打开、写入和关闭文件的示例。错误处理是存在的，但是是在可接受范围内的，因为操作可以封装在诸如 ioutil.ReadFile 和 ioutil.WriteFile 之类的辅助程序中。但是，在处理底层网络协议时，有必要使用 I/O 原始的错误处理来直接构建响应，这样就可能会变得重复。看一下构建 HTTP 响应的 HTTP 服务器的这个片段。

type Header struct {
 Key, Value string
}

type Status struct {
 Code   int
 Reason string
}

func WriteResponse(w io.Writer, st Status, headers []Header, body io.Reader) error {
 _, err := fmt.Fprintf(w, "HTTP/1.1 %d %s\r\n", st.Code, st.Reason)
 if err != nil {
  return err
 }

 for _, h := range headers {
  _, err := fmt.Fprintf(w, "%s: %s\r\n", h.Key, h.Value)
  if err != nil {
   return err
  }
 }

 if _, err := fmt.Fprint(w, "\r\n"); err != nil {
  return err
 }

 _, err = io.Copy(w, body)
 return err
}

首先，我们使用 fmt.Fprintf 构造状态码并检查错误。然后对于每个标题，我们写入键值对，每次都检查错误。最后，我们使用额外的 \r\n 终止标题部分，检查错误之后将响应主体复制到客户端。最后，虽然我们不需要检查 io.Copy 中的错误，但我们需要将 io.Copy 返回的两个返回值形式转换为 WriteResponse 的单个返回值。

这里很多重复性的工作。我们可以通过引入一个包装器类型 errWriter 来使其更容易。

errWriter 实现 io.Writer 接口，因此可用于包装现有的 io.Writer。 errWriter 将数据传递给其底层 writer，直到检测到错误。从此时起，它会丢弃任何写入并返回先前的错误。

type errWriter struct {
 io.Writer
 err error
}

func (e *errWriter) Write(buf []byte) (int, error) {
 // 先判断之前有没有错误
 if e.err != nil {
  return 0, e.err
 }
 var n int
 n, e.err = e.Writer.Write(buf)
 return n, nil
}

func WriteResponse(w io.Writer, st Status, headers []Header, body io.Reader) error {
 ew := &errWriter{Writer: w}
 fmt.Fprintf(ew, "HTTP/1.1 %d %s\r\n", st.Code, st.Reason)

 for _, h := range headers {
  fmt.Fprintf(ew, "%s: %s\r\n", h.Key, h.Value)
 }

 fmt.Fprint(ew, "\r\n")
 io.Copy(ew, body)
 return ew.err
}

将 errWriter 应用于 WriteResponse 可以显着提高代码的清晰度。 每个操作不再需要自己做错误检查。通过检查 ew.err 字段，将错误报告移动到函数末尾，从而避免转换从 io.Copy 的两个返回值。

总结：1）检查逻辑，减少不必要的错误 2）使用更合适的库及函数 3）将相似的error抽离封装，将对error的处理封装进函数

6.2. 错误只处理一次

最后，我想提一下你应该只处理错误一次。 处理错误意味着检查错误值并做出单一决定。

// WriteAll writes the contents of buf to the supplied writer.
func WriteAll(w io.Writer, buf []byte) {
        w.Write(buf)
}

如果你做出的决定少于一个，则忽略该错误。正如我们在这里看到的那样， w.WriteAll 的错误被丢弃。【这里的决定是发现错误之后的决定吗？这里没有很理解】

但是，针对单个错误做出多个决策也是有问题的。以下是我经常遇到的代码。

func WriteAll(w io.Writer, buf []byte) error {
 _, err := w.Write(buf)
 if err != nil {
  log.Println("unable to write:", err) // annotated error goes to log file        注释的 error 放到 log 文件
  return err                           // unannotated error returned to caller    未注释的 error 返回给调用者
 }
 return nil
}

在此示例中，如果在 w.Write 期间发生错误，则会写入日志文件，注明错误发生的文件与行数，并且错误也会返回给调用者，调用者可能会记录该错误并将其返回到上一级，一直回到程序的顶部。

调用者可能正在做同样的事情

func WriteConfig(w io.Writer, conf *Config) error {
 buf, err := json.Marshal(conf)
 if err != nil {
  log.Printf("could not marshal config: %v", err)
  return err
 }
 if err := WriteAll(w, buf); err != nil {
  log.Println("could not write config: %v", err)
  return err
 }
 return nil
}

因此你在日志文件中得到一堆重复的内容，

unable to write: io.EOF
could not write config: io.EOF

但在程序的顶部，虽然得到了原始错误，但没有相关内容【没有提示信息】。

err := WriteConfig(f, &conf)
fmt.Println(err) // io.EOF

我想深入研究这一点，因为我认为日志记录和返回的问题不只是个人喜好问题。

func WriteConfig(w io.Writer, conf *Config) error {
 buf, err := json.Marshal(conf)
 if err != nil {
  log.Printf("could not marshal config: %v", err)
  // oops, forgot to return
 }
 if err := WriteAll(w, buf); err != nil {
  log.Println("could not write config: %v", err)
  return err
 }
 return nil
}

很多问题是程序员忘记从错误中返回。正如我们之前谈到的那样，Go 语言风格是使用 **guard clauses** ，随着函数的进行检查前提条件并提前返回。

在这个例子中，作者检查了错误，记录了它，但忘了返回。这就引起了一个微妙的错误。

Go 语言中的错误处理规定，如果出现错误，你不能对其他返回值的内容做出任何假设。 由于 JSON 解析失败，buf 的内容未知，可能它什么都没有，但更糟的是它可能包含解析的 JSON 片段部分。

由于程序员在检查并记录错误后忘记返回，因此损坏的缓冲区将传递给 WriteAll，这可能会成功，因此配置文件将被错误地写入。但是，该函数会正常返回，并且发生问题的唯一日志行是有关 JSON 解析错误，而与写入配置失败有关。

6.2.1. 为错误添加相关内容

发生错误的原因是作者试图在错误消息中添加 context【上下文，即提示信息】 。他们试图给自己留下一些线索，指出错误的根源。

让我们看看使用 fmt.Errorf 的另一种方式。

func WriteConfig(w io.Writer, conf *Config) error {
 buf, err := json.Marshal(conf)
 if err != nil {
  return fmt.Errorf("could not marshal config: %v", err)
 }
 if err := WriteAll(w, buf); err != nil {
  return fmt.Errorf("could not write config: %v", err)
 }
 return nil
}

func WriteAll(w io.Writer, buf []byte) error {
 _, err := w.Write(buf)
 if err != nil {
  return fmt.Errorf("write failed: %v", err)
 }
 return nil
}

通过将注释与返回的错误组合起来，就更难以忘记错误的返回来避免意外继续。

如果写入文件时发生 I/O 错误，则 error 的 Error() 方法会报告以下类似的内容;

could not write config: write failed: input/output error

6.2.2. 使用 github.com/pkg/errors 包装 errors

fmt.Errorf 模式适用于注释错误 message，但这样做的代价是模糊了原始错误的类型。我认为将错误视为不透明值对于松散耦合的软件非常重要，因此如果你使用错误值，需要做的唯一事情是原始错误的类型应该无关紧要的

检查它是否为 nil。
输出或记录它。

但是在某些不常见的情况下，比如您需要恢复原始错误。在这种情况下，使用类似我的 errors 包来注释这样的错误, 如下

func ReadFile(path string) ([]byte, error) {
 f, err := os.Open(path)
 if err != nil {
  return nil, errors.Wrap(err, "open failed")
 }
 defer f.Close()

 buf, err := ioutil.ReadAll(f)
 if err != nil {
  return nil, errors.Wrap(err, "read failed")
 }
 return buf, nil
}

func ReadConfig() ([]byte, error) {
 home := os.Getenv("HOME")
 config, err := ReadFile(filepath.Join(home, ".settings.xml"))
 return config, errors.WithMessage(err, "could not read config")
}

func main() {
 _, err := ReadConfig()
 if err != nil {
  fmt.Println(err)
  os.Exit(1)
 }
}

现在报告的错误就是 K＆D 样式错误，

could not read config: open failed: open /Users/dfc/.settings.xml: no such file or directory

并且错误值保留对原始原因的引用。

func main() {
 _, err := ReadConfig()
 if err != nil {
  fmt.Printf("original error: %T %v\n", errors.Cause(err), errors.Cause(err))
  fmt.Printf("stack trace:\n%+v\n", err)
  os.Exit(1)
 }
}

因此，你可以恢复原始错误并打印堆栈跟踪;

original error: *os.PathError open /Users/dfc/.settings.xml: no such file or directory
stack trace:
open /Users/dfc/.settings.xml: no such file or directory
open failed
main.ReadFile
        /Users/dfc/devel/practical-go/src/errors/readfile2.go:16
main.ReadConfig
        /Users/dfc/devel/practical-go/src/errors/readfile2.go:29
main.main
        /Users/dfc/devel/practical-go/src/errors/readfile2.go:35
runtime.main
        /Users/dfc/go/src/runtime/proc.go:201
runtime.goexit
        /Users/dfc/go/src/runtime/asm_amd64.s:1333
could not read config

使用 errors 包，你可以以人和机器都可检查的方式向错误值添加上下文。如果昨天你来听我的演讲，你会知道这个库在被移植到即将发布的 Go 语言版本的标准库中。

总结：1）对错误只进行一次处理 2）如果错误的类型不重要，使用fmt.Errorf添加上下文【提示信息】来避免忘记返回错误 3）如果原始错误很重要，使用errors处理错误

内容学习于该博客：英文博客^[1]

同时借鉴于该翻译：中文翻译^[2]

参考资料

[1]

英文博客: https://dave.cheney.net/practical-go/presentations/qcon-china.html

[2]

中文翻译: https://github.com/llitfkitfk/go-best-practice/blob/master/README.md