go中的关键字-defer
1. defer的使用
defer 延迟调用。我们先来看一下，有defer关键字的代码执行顺序：
func main() {
defer func() {
fmt.Println("1号输出")
}()
defer func() {
fmt.Println("2号输出")
}()
}
输出结果：
2号出来
1号出来
结论：多个defer的执行顺序是倒序执行（同入栈先进后出）。
由例子可以看出来，defer有延迟生效的作用，先使用defer的语句延迟到最后执行。
1.1 defer与返回值之间的顺序
func defertest() int
func main() {
fmt.Println("main:", defertest())
}
func defertest() int {
var i int
defer func() {
i++
fmt.Println("defer2的值:", i)
}()
defer func() {
i++
fmt.Println("defer1的值:", i)
}()
return i
}
输出结果：
defer1的值:
defer2的值:
main:
结论：return最先执行->return负责将结果写入返回值中->接着defer开始执行一些收尾工作->最后函数携带当前返回值退出
return的时候已经先将返回值给定义下来了，就是0，由于i是在函数内部声明所以即使在defer中进行了++操作，也不会影响return的时候做的决定。
func test() (i int)
func main() {
fmt.Println("main:", test())
}
func test() (i int) {
defer func() {
i++
fmt.Println("defer2的值:", i)
}()
defer func() {
i++
fmt.Println("defer1的值:", i)
}()
return i
}
详解：由于返回值提前声明了，所以在return的时候决定的返回值还是0，但是后面两个defer执行后进行了两次++，将i的值变为2，待defer执行完后，函数将i值进行了返回。
2. defer定义和执行
func test(i *int) int {
return *i
}
func main(){
var i =
// defer定义的时候test(&i)的值就已经定了，是1，后面就不会变了
defer fmt.Println("i1 =" , test(&i))
i++
// defer定义的时候test(&i)的值就已经定了，是2，后面就不会变了
defer fmt.Println("i2 =" , test(&i))
// defer定义的时候，i就已经确定了是一个指针类型，地址上的值变了，这里跟着变
defer func(i *int) {
fmt.Println("i3 =" , *i)
}(&i)
// defer定义的时候i的值就已经定了，是2，后面就不会变了
defer func(i int) {
//defer 在定义的时候就定了
fmt.Println("i4 =" , i)
}(i)
defer func() {
// 地址，所以后续跟着变
var c = &i
fmt.Println("i5 =" , *c)
}()
// 执行了 i=11 后才调用，此时i值已是11
defer func() {
fmt.Println("i6 =" , i)
}()
i =
}
结论：会先将defer后函数的参数部分的值(或者地址)给先下来【你可以理解为()里头的会先确定】，后面函数执行完，才会执行defer后函数的{}中的逻辑。
例题分析
//例子1
func f() (result int) {
defer func() {
result++
}()
return
}
//例子2
func f() (r int) {
t :=
defer func() {
t = t +
}()
return t
}
//例子3
func f() (r int) {
defer func(r int) {
r = r +
}(r)
return
}
例1的正确答案不是0，例2的正确答案不是10，例3的正确答案不是6......
这里先说一下返回值。defer是在return之前执行的。这条规则毋庸置疑，但最重要的一点是要明白，return xxx这一条语句并不是一条原子指令!
函数返回的过程：先给返回值赋值，然后调用defer表达式，最后才是返回到调用函数中。defer表达式可能会在设置函数返回值之后，且在返回到调用函数之前去修改返回值，使最终的函数返回值与你想象的不一致。
return xxx 可被改写成:
返回值 = xxx
调用defer函数
空的return
所以例子也可以改写成：
//例1
func f() (result int) {
result = //return语句不是一条原子调用，return xxx其实是赋值＋ret指令
func() { //defer被插入到return之前执行，也就是赋返回值和ret指令之间
result++
}()
return
}
//例2
func f() (r int) {
t :=
r = t //赋值指令
func() { //defer被插入到赋值与返回之间执行，这个例子中返回值r没被修改过
t = t +
}
return //空的return指令
}
例3
func f() (r int) {
r = //给返回值赋值
func(r int) { //这里改的r是传值传进去的r，不会改变要返回的那个r值
r = r +
}(r)
return //空的return
}
所以例1的结果是1，例2的结果是5，例3的结果是1.
3. defer内部原理
从例子开始看：
packmage main
import()
func main() {
defer println("这是一个测试")
}
反编译一下看看：
➜ src $ go build -o test test.go
➜ src $ go tool objdump -s "main\.main" test
TEXT main.main(SB) /Users/tushanshan/go/src/test3.go
test3.go: 0x104ea70 65488b0c2530000000 MOVQ GS:0x30, CX
test3.go: 0x104ea79 483b6110 CMPQ 0x10(CX), SP
test3.go: 0x104ea7d 765f JBE 0x104eade
test3.go: 0x104ea7f 4883ec28 SUBQ $0x28, SP
test3.go: 0x104ea83 48896c2420 MOVQ BP, 0x20(SP)
test3.go: 0x104ea88 488d6c2420 LEAQ 0x20(SP), BP
test3.go: 0x104ea8d c7042410000000 MOVL $0x10, (SP)
test3.go: 0x104ea94 488d05e5290200 LEAQ go.func.*+(SB), AX
test3.go: 0x104ea9b MOVQ AX, 0x8(SP)
test3.go: 0x104eaa0 488d05e6e50100 LEAQ go.string.*+(SB), AX
test3.go: 0x104eaa7 MOVQ AX, 0x10(SP)
test3.go: 0x104eaac 48c744241804000000 MOVQ $0x4, 0x18(SP)
test3.go: 0x104eab5 e8b631fdff CALL runtime.deferproc(SB)
test3.go: 0x104eaba 85c0 TESTL AX, AX
test3.go: 0x104eabc JNE 0x104eace
test3.go: 0x104eabe NOPL
test3.go: 0x104eabf e83c3afdff CALL runtime.deferreturn(SB)
test3.go: 0x104eac4 488b6c2420 MOVQ 0x20(SP), BP
test3.go: 0x104eac9 4883c428 ADDQ $0x28, SP
test3.go: 0x104eacd c3 RET
test3.go: 0x104eace NOPL
test3.go: 0x104eacf e82c3afdff CALL runtime.deferreturn(SB)
test3.go: 0x104ead4 488b6c2420 MOVQ 0x20(SP), BP
test3.go: 0x104ead9 4883c428 ADDQ $0x28, SP
test3.go: 0x104eadd c3 RET
test3.go: 0x104eade e8cd84ffff CALL runtime.morestack_noctxt(SB)
test3.go: 0x104eae3 eb8b JMP main.main(SB)
:- 0x104eae5 cc INT $0x3
:- 0x104eae6 cc INT $0x3
:- 0x104eae7 cc INT $0x3
编译器将defer处理成两个函数调用 deferproc 定义一个延迟调用对象，然后在函数结束前通过 deferreturn 完成最终调用。在defer出现的地方，插入了指令call runtime.deferproc，然后在函数返回之前的地方，插入指令call runtime.deferreturn。
内部结构
//defer
type _defer struct {
siz int32 // 参数的大小
started bool // 是否执行过了
sp uintptr // sp at time of defer
pc uintptr
fn *funcval
_panic *_panic // defer中的panic
link *_defer // defer链表，函数执行流程中的defer，会通过 link这个 属性进行串联
}
//panic
type _panic struct {
argp unsafe.Pointer // pointer to arguments of deferred call run during panic; cannot move - known to liblink
arg interface{} // argument to panic
link *_panic // link to earlier panic
recovered bool // whether this panic is over
aborted bool // the panic was aborted
}
//g
type g struct {
_panic *_panic // panic组成的链表
_defer *_defer // defer组成的先进后出的链表，同栈
}
因为 defer panic 都是绑定在运行的g上的，这里也说一下g中与 defer panic相关的属性
再把defer, panic, recover放一起看一下：
func main() {
defer func() {
recover()
}()
panic("error")
}
反编译结果：
go build -gcflags=all="-N -l" main.go
go tool objdump -s "main.main" main
go tool objdump -s "main\.main" main | grep CALL
main.go: 0x4548d0 e81b00fdff CALL runtime.deferproc(SB)
main.go: 0x4548f2 e8b90cfdff CALL runtime.gopanic(SB)
main.go: 0x4548fa e88108fdff CALL runtime.deferreturn(SB)
main.go: 0x454909 e85282ffff CALL runtime.morestack_noctxt(SB)
main.go: 0x4549a6 e8d511fdff CALL runtime.gorecover(SB)
main.go: 0x4549b5 e8a681ffff CALL runtime.morestack_noctxt(SB)
defer 关键字首先会调用 runtime.deferproc 定义一个延迟调用对象，然后再函数结束前，调用 runtime.deferreturn 来完成 defer 定义的函数的调用
panic 函数就会调用 runtime.gopanic 来实现相关的逻辑
recover 则调用 runtime.gorecover 来实现 recover 的功能
deferproc
根据 defer 关键字后面定义的函数 fn 以及 参数的size，来创建一个延迟执行的 函数，并将这个延迟函数，挂在到当前g的 _defer 的链表上，下面是deferproc的实现：
func deferproc(siz int32, fn *funcval) { // arguments of fn follow fn
sp := getcallersp()
argp := uintptr(unsafe.Pointer(&fn)) + unsafe.Sizeof(fn)
callerpc := getcallerpc()
// 获取一个_defer对象， 并放入g._defer链表的头部
d := newdefer(siz)
// 设置defer的fn pc sp等，后面调用
d.fn = fn
d.pc = callerpc
d.sp = sp
switch siz {
case :
// Do nothing.
case sys.PtrSize:
// _defer 后面的内存 存储 argp的地址信息
*(*uintptr)(deferArgs(d)) = *(*uintptr)(unsafe.Pointer(argp))
default:
// 如果不是指针类型的参数，把参数拷贝到 _defer 的后面的内存空间
memmove(deferArgs(d), unsafe.Pointer(argp), uintptr(siz))
}
return0()
}
通过newproc 获取一个 _defer 的对象，并加入到当前g的 _defer 链表的头部，然后再把参数或参数的指针拷贝到 获取到的 _defer对象的后面的内存空间。
再看看newdefer 的实现：
func newdefer(siz int32) *_defer {
var d *_defer
// 根据 size 通过deferclass判断应该分配的 sizeclass，就类似于 内存分配预先确定好几个sizeclass，然后根据size确定sizeclass，找对应的缓存的内存块
sc := deferclass(uintptr(siz))
gp := getg()
// 如果sizeclass在既定的sizeclass范围内，去g绑定的p上找
if sc < uintptr(len(p{}.deferpool)) {
pp := gp.m.p.ptr()
if len(pp.deferpool[sc]) == && sched.deferpool[sc] != nil {
// 当前sizeclass的缓存数量==0，且不为nil，从sched上获取一批缓存
systemstack(func() {
lock(&sched.deferlock)
for len(pp.deferpool[sc]) < cap(pp.deferpool[sc])/ && sched.deferpool[sc] != nil {
d := sched.deferpool[sc]
sched.deferpool[sc] = d.link
d.link = nil
pp.deferpool[sc] = append(pp.deferpool[sc], d)
}
unlock(&sched.deferlock)
})
}
// 如果从sched获取之后，sizeclass对应的缓存不为空，分配
if n := len(pp.deferpool[sc]); n > {
d = pp.deferpool[sc][n-]
pp.deferpool[sc][n-] = nil
pp.deferpool[sc] = pp.deferpool[sc][:n-]
}
}
// p和sched都没有找到 或者 没有对应的sizeclass，直接分配
if d == nil {
// Allocate new defer+args.
systemstack(func() {
total := roundupsize(totaldefersize(uintptr(siz)))
d = (*_defer)(mallocgc(total, deferType, true))
})
}
d.siz = siz
// 插入到g._defer的链表头
d.link = gp._defer
gp._defer = d
return d
}
newdefer的作用是获取一个_defer对象， 并推入 g._defer链表的头部。根据size获取sizeclass，对sizeclass进行分类缓存，这是内存分配时的思想，先去p上分配，然后批量从全局 sched上获取到本地缓存，这种二级缓存的思想真的在go源码的各个部分都有。
deferreturn
func deferreturn(arg0 uintptr) {
gp := getg()
// 获取g defer链表的第一个defer，也是最后一个声明的defer
d := gp._defer
// 没有defer，就不需要干什么事了
if d == nil {
return
}
sp := getcallersp()
// 如果defer的sp与callersp不匹配，说明defer不对应，有可能是调用了其他栈帧的延迟函数
if d.sp != sp {
return
}
// 根据d.siz，把原先存储的参数信息获取并存储到arg0里面
switch d.siz {
case :
// Do nothing.
case sys.PtrSize:
*(*uintptr)(unsafe.Pointer(&arg0)) = *(*uintptr)(deferArgs(d))
default:
memmove(unsafe.Pointer(&arg0), deferArgs(d), uintptr(d.siz))
}
fn := d.fn
d.fn = nil
// defer用过了就释放了，
gp._defer = d.link
freedefer(d)
// 跳转到执行defer
jmpdefer(fn, uintptr(unsafe.Pointer(&arg0)))
}
freedefer
释放defer用到的函数，应该跟调度器、内存分配的思想是一样的。
func freedefer(d *_defer) {
// 判断defer的sizeclass
sc := deferclass(uintptr(d.siz))
// 超出既定的sizeclass范围的话，就是直接分配的内存，那就不管了
if sc >= uintptr(len(p{}.deferpool)) {
return
}
pp := getg().m.p.ptr()
// p本地sizeclass对应的缓冲区满了，批量转移一半到全局sched
if len(pp.deferpool[sc]) == cap(pp.deferpool[sc]) {
// 使用g0来转移
systemstack(func() {
var first, last *_defer
for len(pp.deferpool[sc]) > cap(pp.deferpool[sc])/ {
n := len(pp.deferpool[sc])
d := pp.deferpool[sc][n-]
pp.deferpool[sc][n-] = nil
pp.deferpool[sc] = pp.deferpool[sc][:n-]
// 先将需要转移的那批defer对象串成一个链表
if first == nil {
first = d
} else {
last.link = d
}
last = d
}
lock(&sched.deferlock)
// 把这个链表放到sched.deferpool对应sizeclass的链表头
last.link = sched.deferpool[sc]
sched.deferpool[sc] = first
unlock(&sched.deferlock)
})
}
// 清空当前要释放的defer的属性
d.siz =
d.started = false
d.sp =
d.pc =
d.link = nil
pp.deferpool[sc] = append(pp.deferpool[sc], d)
}
gopanic
func gopanic(e interface{}) {
gp := getg()
var p _panic
p.arg = e
p.link = gp._panic
gp._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))
atomic.Xadd(&runningPanicDefers, )
// 依次执行 g._defer链表的defer对象
for {
d := gp._defer
if d == nil {
break
}
// If defer was started by earlier panic or Goexit (and, since we're back here, that triggered a new panic),
// take defer off list. The earlier panic or Goexit will not continue running.
// 正常情况下，defer执行完成之后都会被移除，既然这个defer没有移除，原因只有两种： 1. 这个defer里面引发了panic 2. 这个defer里面引发了 runtime.Goexit，但是这个defer已经执行过了，需要移除，如果引发这个defer没有被移除是第一个原因，那么这个panic也需要移除，因为这个panic也执行过了，这里给panic增加标志位，以待后续移除
if d.started {
if d._panic != nil {
d._panic.aborted = true
}
d._panic = nil
d.fn = nil
gp._defer = d.link
freedefer(d)
continue
}
d.started = true
// Record the panic that is running the defer.
// If there is a new panic during the deferred call, that panic
// will find d in the list and will mark d._panic (this panic) aborted.
// 把当前的panic 绑定到这个defer上面，defer里面有可能panic，这种情况下就会进入到 上面d.started 的逻辑里面，然后把当前的panic终止掉，因为已经执行过了
d._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))
// 执行defer.fn
p.argp = unsafe.Pointer(getargp())
reflectcall(nil, unsafe.Pointer(d.fn), deferArgs(d), uint32(d.siz), uint32(d.siz))
p.argp = nil
// reflectcall did not panic. Remove d.
if gp._defer != d {
throw("bad defer entry in panic")
}
// 解决defer与panic的绑定关系，因为 defer函数已经执行完了，如果有panic或Goexit就不会执行到这里了
d._panic = nil
d.fn = nil
gp._defer = d.link
// trigger shrinkage to test stack copy. See stack_test.go:TestStackPanic
//GC()
pc := d.pc
sp := unsafe.Pointer(d.sp) // must be pointer so it gets adjusted during stack copy
freedefer(d)
// panic被recover了，就不需要继续panic了，继续执行剩余的代码
if p.recovered {
atomic.Xadd(&runningPanicDefers, -)
gp._panic = p.link
// Aborted panics are marked but remain on the g.panic list.
// Remove them from the list.
// 从panic链表中移除aborted的panic，下面解释
for gp._panic != nil && gp._panic.aborted {
gp._panic = gp._panic.link
}
if gp._panic == nil { // must be done with signal
gp.sig =
}
// Pass information about recovering frame to recovery.
gp.sigcode0 = uintptr(sp)
gp.sigcode1 = pc
// 调用recovery， 恢复当前g的调度执行
mcall(recovery)
throw("recovery failed") // mcall should not return
}
}
// 打印panic信息
preprintpanics(gp._panic)
// panic
fatalpanic(gp._panic) // should not return
*(*int)(nil) = // not reached
84 }
看下里面gp._panic.aborted 的作用：
func main() {
defer func() { // defer1
recover()
}()
panic1()
}
func panic1() {
defer func() { // defer2
panic("error1") // panic2
}()
panic("error") // panic1
}
执行顺序详解：
- 当执行到
panic("error")时
g._defer链表： g._defer->defer2->defer1
g._panic链表：g._panic->panic1
- 当执行到
panic("error1")时
g._defer链表： g._defer->defer2->defer1
g._panic链表：g._panic->panic2->panic1
- 继续执行到 defer1 函数内部，进行recover()
此时会去恢复 panic2 引起的 panic， panic2.recovered = true，应该顺着g._panic链表继续处理下一个panic了，但是我们可以发现panic1已经执行过了，这也就是下面的代码的逻辑了，去掉已经执行过的panic
for gp._panic != nil && gp._panic.aborted {
gp._panic = gp._panic.link
}
panic的逻辑：
程序在遇到panic的时候，就不再继续执行下去了，先把当前panic 挂载到 g._panic 链表上，开始遍历当前g的g._defer链表，然后执行_defer对象定义的函数等，如果 defer函数在调用过程中又发生了 panic，则又执行到了 gopanic函数，最后，循环打印所有panic的信息，并退出当前g。然而，如果调用defer的过程中，遇到了recover，则继续进行调度（mcall(recovery)）。
recovery
func recovery(gp *g) {
// Info about defer passed in G struct.
sp := gp.sigcode0
pc := gp.sigcode1
// Make the deferproc for this d return again,
// this time returning 1. The calling function will
// jump to the standard return epilogue.
// 记录defer返回的sp pc
gp.sched.sp = sp
gp.sched.pc = pc
gp.sched.lr =
gp.sched.ret =
// 重新恢复执行调度
gogo(&gp.sched)
}
gorecover
gorecovery 仅仅只是设置了 g._panic.recovered 的标志位
func gorecover(argp uintptr) interface{} {
gp := getg()
p := gp._panic
// 需要根据 argp的地址，判断是否在defer函数中被调用
if p != nil && !p.recovered && argp == uintptr(p.argp) {
// 设置标志位，上面gopanic中会对这个标志位做判断
p.recovered = true
return p.arg
}
return nil
}
goexit
当手动调用 runtime.Goexit() 退出的时候，defer函数也会执行:
func Goexit() {
// Run all deferred functions for the current goroutine.
// This code is similar to gopanic, see that implementation
// for detailed comments.
gp := getg()
// 遍历defer链表
for {
d := gp._defer
if d == nil {
break
}
// 如果 defer已经执行过了，与defer绑定的panic 终止掉
if d.started {
if d._panic != nil {
d._panic.aborted = true
d._panic = nil
}
d.fn = nil
// 从defer链表中移除
gp._defer = d.link
// 释放defer
freedefer(d)
continue
}
// 调用defer内部函数
d.started = true
reflectcall(nil, unsafe.Pointer(d.fn), deferArgs(d), uint32(d.siz), uint32(d.siz))
if gp._defer != d {
throw("bad defer entry in Goexit")
}
d._panic = nil
d.fn = nil
gp._defer = d.link
freedefer(d)
// Note: we ignore recovers here because Goexit isn't a panic
}
// 调用goexit0，清除当前g的属性，重新进入调度
goexit1()
}
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