关于Go程序错误处理的一些建议

Go的错误处理这块是日常被大家吐槽较多的地方，我在工作中也观察到一些现象，比较严重的是在各层级的逻辑代码中对错误的处理有些重复。

比如，有人写代码就会在每一层都判断错误并记录日志，从代码层面看，貌似很严谨，但是如果看日志会发现一堆重复的信息，等到排查问题时反而会造成干扰。

今天给大家总结三点Go代码错误处理相关的最佳实践给大家。

这些最佳实践也是网上一些前辈分享的，我自己实践后在这里用自己的语言描述出来，希望能对大家有所帮助。

认识error

Go程序通过error类型的值表示错误

error类型是一个内建接口类型，该接口只规定了一个返回字符串值的Error方法。

type error interface {
    Error() string
}

Go语言的函数经常会返回一个error值，调用者通过测试error值是否是nil来进行错误处理。

i, err := strconv.Atoi("42")
if err != nil {
    fmt.Printf("couldn't convert number: %v\n", err)
    return
}
fmt.Println("Converted integer:", i)

error为nil时表示成功；非nil的error表示失败。

自定义错误记得要实现error接口

我们经常会定义符合自己需要的错误类型，但是记住要让这些类型实现error接口，这样就不用在调用方的程序里引入额外的类型。

比如下面我们自己定义了myError这个类型，如果不实现error接口的话，调用者的代码中就会被myError这个类型侵入。比如下面的run函数，在定义返回值类型时，直接定义成error即可。

package myerror

import (
 "fmt"
 "time"
)

type myError struct {
 Code int
 When time.Time
 What string
}

func (e *myError) Error() string {
 return fmt.Sprintf("at %v, %s, code %d",
  e.When, e.What, e.Code)
}

func run() error {
 return &MyError{
    1002,
    time.Now(),
    "it didn't work",
 }
}

func TryIt() {
 if err := run(); err != nil {
  fmt.Println(err)
 }
}

如果myError不实现error接口的话，这里的返回值类型就要定义成myError类型。可想而知，紧接着调用者的程序里就要通过myError.Code == xxx 来判断到底是哪种具体的错误（当然想要这么干得先把myError改成导出的MyError）。

那调用者判断自定义error是具体哪种错误的时候应该怎么办呢，myError并未向包外暴露，答案是通过向包外暴露检查错误行为的方法来实现。

myerror.IsXXXError(err) 
...

抑或是通过比较error本身与包向外暴露的常量错误是否相等来判断，比如操作文件时常用来判断文件是否结束的io.EOF。

类似的还有gorm.ErrRecordNotFound等各种开源包对外暴露的错误常量。

if err != io.EOF {
    return err
}

错误处理常犯的错误

先看一段简单的程序，看大家能不能发现一些细微的问题

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
        return err                           // unannotated error returned to caller
    }
    return nil
}

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
}

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

错误处理常犯的两个问题

上面程序的错误处理暴露了两个问题：

1. 底层函数WriteAll在发生错误后，除了向上层返回错误外还向日志里记录了错误，上层调用者做了同样的事情，记录日志然后把错误再返回给程序顶层。

因此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
...

2. 在程序的顶部，虽然得到了原始错误，但没有相关内容，换句话说没有把WriteAll、WriteConfig记录到 log 里的那些信息包装到错误里，返回给上层。

针对这两个问题的解决方案可以是，在底层函数WriteAll、WriteConfig中为发生的错误添加上下文信息，然后将错误返回上层，由上层程序最后处理这些错误。

一种简单的包装错误的方法是使用fmt.Errorf函数，给错误添加信息。

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
}

给错误附加上下文信息

fmt.Errorf只是给错误添加了简单的注解信息，如果你想在添加信息的同时还加上错误的调用栈，可以借助github.com/pkg/errors这个包提供的错误包装能力。

//只附加新的信息
func WithMessage(err error, message string) error

//只附加调用堆栈信息
func WithStack(err error) error

//同时附加堆栈和信息
func Wrap(err error, message string) error

有包装方法，就有对应的解包方法，Cause方法会返回包装错误对应的最原始错误--即会递归地进行解包。

func Cause(err error) error

下面是使用github.com/pkg/errors改写后的错误处理程序

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.Printf("original error: %T %v\n", errors.Cause(err), errors.Cause(err))
        fmt.Printf("stack trace:\n%+v\n", err)
        os.Exit(1)
    }
}

上面格式化字符串时用的 %+v 是在 % v 基础上，对值进行展开，即展开复合类型值，比如结构体的字段值等明细。

这样既能给错误添加调用栈信息，又能保留对原始错误的引用，通过Cause可以还原到最初始引发错误的原因。

总结

总结一下，错误处理的原则就是：

1. 错误只在逻辑的最外层处理一次，底层只返回错误。
2. 底层除了返回错误外，要对原始错误进行包装，增加错误信息、调用栈等这些有利于排查的上下文信息。