30. 错误处理

欢迎来到 Golang 系列教程的第 30 篇。

文章目录

什么是错误？
示例
错误类型的表示
从错误获取更多信息的不同方法
不可忽略错误

什么是错误？

错误表示程序中出现了异常情况。比如当我们试图打开一个文件时，文件系统里却并没有这个文件。这就是异常情况，它用一个错误来表示。

在 Go 中，错误一直是很常见的。错误用内建的 error 类型来表示。

就像其他的内建类型（如 int、float64 等），错误值可以存储在变量里、作为函数的返回值等等。

示例

现在我们开始编写一个示例，该程序试图打开一个并不存在的文件。

package main

import (  
    "fmt"
    "os"
)

func main() {  
    f, err := os.Open("/test.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println(f.Name(), "opened successfully")
}

在 playground 中运行

在程序的第 9 行，我们试图打开路径为 /test.txt 的文件（playground 显然并不存在这个文件）。os 包里的 Open 函数有如下签名：

func Open(name string) (file *File, err error)

如果成功打开文件，Open 函数会返回一个文件句柄（File Handler）和一个值为 nil 的错误。而如果打开文件时发生了错误，会返回一个不等于 nil 的错误。

如果一个函数或方法返回了错误，按照惯例，错误会作为最后一个值返回。于是 Open 函数也是将 err 作为最后一个返回值。

按照 Go 的惯例，在处理错误时，通常都是将返回的错误与 nil 比较。nil 值表示了没有错误发生，而非 nil 值表示出现了错误。在这里，我们第 10 行检查了错误值是否为 nil。如果不是 nil，我们会简单地打印出错误，并在 main 函数中返回。

运行该程序会输出：

open /test.txt: No such file or directory

很棒！我们得到了一个错误，它指出该文件并不存在。

错误类型的表示

让我们进一步深入，理解 error 类型是如何定义的。error 是一个接口类型，定义如下：

type error interface {  
    Error() string
}

error 有了一个签名为 Error() string 的方法。所有实现该接口的类型都可以当作一个错误类型。Error() 方法给出了错误的描述。

fmt.Println 在打印错误时，会在内部调用 Error() string 方法来得到该错误的描述。上一节示例中的第 11 行，就是这样打印出错误的描述的。

从错误获取更多信息的不同方法

现在，我们知道了 error 是一个接口类型，让我们看看如何从一个错误获取更多信息。

在前面的示例里，我们只是打印出错误的描述。如果我们想知道这个错误的文件路径，该怎么做呢？一种选择是直接解析错误的字符串。这是前面示例的输出：

open /test.txt: No such file or directory

我们解析了这条错误信息，虽然获取了发生错误的文件路径，但是这种方法很不优雅。随着语言版本的更新，这条错误的描述随时都有可能变化，使我们程序出错。

有没有更加可靠的方法来获取文件名呢？答案是肯定的，这是可以做到的，Go 标准库给出了各种提取错误相关信息的方法。我们一个个来看看吧。

1. 断言底层结构体类型，使用结构体字段获取更多信息

如果你仔细阅读了 Open 函数的文档，你可以看见它返回的错误类型是 *PathError。PathError 是结构体类型，它在标准库中的实现如下：

type PathError struct {  
    Op   string
    Path string
    Err  error
}

func (e *PathError) Error() string { return e.Op + " " + e.Path + ": " + e.Err.Error() }

如果你有兴趣了解上述源代码出现的位置，可以在这里找到：https://golang.org/src/os/error.go?s=653:716#L11。

通过上面的代码，你就知道了 *PathError 通过声明 Error() string 方法，实现了 error 接口。Error() string 将文件操作、路径和实际错误拼接，并返回该字符串。于是我们得到该错误信息：

open /test.txt: No such file or directory

结构体 PathError 的 Path 字段，就有导致错误的文件路径。我们修改前面写的程序，打印出该路径。

package main

import (  
    "fmt"
    "os"
)

func main() {  
    f, err := os.Open("/test.txt")
    if err, ok := err.(*os.PathError); ok {
        fmt.Println("File at path", err.Path, "failed to open")
        return
    }
    fmt.Println(f.Name(), "opened successfully")
}

在 playground 上运行

在上面的程序里，我们在第 10 行使用了类型断言（Type Assertion）来获取 error 接口的底层值（Underlying Value）。接下来在第 11 行，我们使用 err.Path 来打印该路径。该程序会输出：

File at path /test.txt failed to open

很棒！我们已经使用类型断言成功获取到了该错误的文件路径。

2. 断言底层结构体类型，调用方法获取更多信息

第二种获取更多错误信息的方法，也是对底层类型进行断言，然后通过调用该结构体类型的方法，来获取更多的信息。

我们通过一个实例来理解这一点。

标准库中的 DNSError 结构体类型定义如下：

type DNSError struct {  
    ...
}

func (e *DNSError) Error() string {  
    ...
}
func (e *DNSError) Timeout() bool {  
    ... 
}
func (e *DNSError) Temporary() bool {  
    ... 
}

从上述代码可以看到，DNSError 结构体还有 Timeout() bool 和 Temporary() bool 两个方法，它们返回一个布尔值，指出该错误是由超时引起的，还是临时性错误。

接下来我们编写一个程序，断言 *DNSError 类型，并调用这些方法来确定该错误是临时性错误，还是由超时导致的。

package main

import (  
    "fmt"
    "net"
)

func main() {  
    addr, err := net.LookupHost("golangbot123.com")
    if err, ok := err.(*net.DNSError); ok {
        if err.Timeout() {
            fmt.Println("operation timed out")
        } else if err.Temporary() {
            fmt.Println("temporary error")
        } else {
            fmt.Println("generic error: ", err)
        }
        return
    }
    fmt.Println(addr)
}

注：在 playground 无法进行 DNS 解析。请在你的本地运行该程序。

在上述程序中，我们在第 9 行，试图获取 golangbot123.com（无效的域名）的 ip。在第 10 行，我们通过 *net.DNSError 的类型断言，获取到了错误的底层值。接下来的第 11 行和第 13 行，我们分别检查了该错误是由超时引起的，还是一个临时性错误。

在本例中，我们的错误既不是临时性错误，也不是由超时引起的，因此该程序输出：

generic error:  lookup golangbot123.com: no such host

如果该错误是临时性错误，或是由超时引发的，那么对应的 if 语句会执行，于是我们就可以适当地处理它们。

3. 直接比较

第三种获取错误的更多信息的方式，是与 error 类型的变量直接比较。我们通过一个示例来理解。

filepath 包中的 Glob 用于返回满足 glob 模式的所有文件名。如果模式写的不对，该函数会返回一个错误 ErrBadPattern。

filepath 包中的 ErrBadPattern 定义如下：

var ErrBadPattern = errors.New("syntax error in pattern")

errors.New() 用于创建一个新的错误。我们会在下一教程中详细讨论它。

当模式不正确时，Glob 函数会返回 ErrBadPattern。

我们来写一个小程序来看看这个错误。

package main

import (  
    "fmt"
    "path/filepath"
)

func main() {  
    files, error := filepath.Glob("[")
    if error != nil && error == filepath.ErrBadPattern {
        fmt.Println(error)
        return
    }
    fmt.Println("matched files", files)
}

在 playground 上运行

在上述程序里，我们查询了模式为 [ 的文件，然而这个模式写的不正确。我们检查了该错误是否为 nil。为了获取该错误的更多信息，我们在第 10 行将 error 直接与 filepath.ErrBadPattern 相比较。如果该条件满足，那么该错误就是由模式错误导致的。该程序会输出：

syntax error in pattern

标准库在提供错误的详细信息时，使用到了上述提到的三种方法。在下一教程里，我们会通过这些方法来创建我们自己的自定义错误。

不可忽略错误

绝不要忽略错误。忽视错误会带来问题。接下来我重写上面的示例，在列出所有满足模式的文件名时，我省略了错误处理的代码。

package main

import (  
    "fmt"
    "path/filepath"
)

func main() {  
    files, _ := filepath.Glob("[")
    fmt.Println("matched files", files)
}