1. 簡介

本文將從一個資源回收問題引入，引出defer關(guān)鍵字，并對其進行基本介紹。接著，將詳細介紹在資源回收、攔截和處理panic等相關(guān)場景下defer的使用。

進一步，介紹defer的執(zhí)行順序，以及在注冊defer函數(shù)時，其參數(shù)的求值時機等相關(guān)特性。最后，重點講解defer的注意點，如在defer中函數(shù)中需要盡量避免引起panic，以及盡量避免在defer中使用閉包。

通過本文的閱讀，讀者將對Go語言中的defer有更深入的了解，并且能夠更加有效地使用這個關(guān)鍵字。

2. 問題引入

開發(fā)過程中，函數(shù)可能會打開文件、建立網(wǎng)絡連接或者其他需要手動關(guān)閉的資源。當函數(shù)在處理過程中發(fā)生錯誤時，我們需要手動釋放這些資源。而如果有多處需要進行錯誤處理，手動釋放資源將是一個不小的心智負擔。同時，如果我們遺漏了資源的釋放，就會導致資源泄漏的問題。這種問題可能會導致系統(tǒng)性能下降、程序運行異常或者系統(tǒng)崩潰等。

以下是一個示例代碼，其中函數(shù)打開了一個文件，讀取其中的內(nèi)容并返回：

func ReadFile(filename string) ([]byte, error) {
    f, err := os.Open(filename)
    if err != nil {
        return nil, err
    }

    var content []byte
    _, err = f.Read(content)
    if err != nil {
        // 出現(xiàn)錯誤,此時調(diào)用Close釋放資源
        f.Close()
        return nil, err
    }
    // 正常處理結(jié)束,也需要調(diào)用Close釋放資源
    f.Close()
    return content, nil
}

在上面的代碼中，我們使用了 os.Open 函數(shù)打開一個文件，并在函數(shù)返回之前使用 f.Close() 函數(shù)手動關(guān)閉文件。同時，在出現(xiàn)錯誤時，我們也調(diào)用了f.Close()方法手動關(guān)閉了資源。

但是，我們設想一下，如果函數(shù)中不僅僅只打開了一個文件，而是同時打開了文件，網(wǎng)絡連接，數(shù)據(jù)庫連接等資源，同時假設函數(shù)中需要錯誤處理的地方有5處，此時在錯誤處理中，來實現(xiàn)對資源的回收是非常大的心智負擔，而且一旦在某個錯誤處理中，忘記對資源的回收，那就代表著資源的泄漏，將會帶來一系列的問題。而且，如果在函數(shù)執(zhí)行過程中發(fā)生了panic,此時將不會執(zhí)行錯誤處理函數(shù)，會直接退出，函數(shù)打開的文件可能將不會被關(guān)閉。

綜上所述，我們這里遇到的問題，在于函數(shù)處理過程中，會打開一些資源，在函數(shù)退出時需要正確釋放資源。而釋放資源的方式，如果是在每一個錯誤處理處來對資源進行釋放，此時對于開發(fā)人員是一個不小的負擔；同時對于函數(shù)執(zhí)行過程中發(fā)生panic的情況，也無法正常釋放資源。

那有什么方式，能夠簡潔高效得釋放資源，無需在函數(shù)的多個錯誤處理處都執(zhí)行一次資源的回收；同時也能夠處理panic可能導致資源泄漏的問題嗎? 其實還真有，Go中的defer關(guān)鍵字便非常適合在該場景中使用，下面我先來了解了解defer。

3. defer對問題的解決

3.1 defer基本介紹

在Go語言中，我們可以在函數(shù)體中使用 defer 關(guān)鍵字，來延遲函數(shù)或方法的執(zhí)行。defer 延遲的函數(shù)或方法，會在當前函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時執(zhí)行，無論函數(shù)是正常返回還是異常返回。也就是說，無論在函數(shù)中的哪個位置，只要使用了 defer 延遲執(zhí)行了某個函數(shù)或方法，那么這個函數(shù)或方法的執(zhí)行都會被推遲到當前函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時再執(zhí)行。

defer 語句的語法很簡單，它只需要在需要延遲執(zhí)行的語句前加上 defer 關(guān)鍵字即可。defer 語句支持執(zhí)行函數(shù)調(diào)用和方法調(diào)用，也可以在語句中使用函數(shù)參數(shù)和方法參數(shù)等。下面是一個 defer 語句的示例：

func demo() {
    defer fmt.Println("deferred")
    fmt.Println("hello")
}

在上面的示例中，我們使用了 defer 關(guān)鍵字，延遲了 fmt.Println("deferred") 的執(zhí)行。當函數(shù)執(zhí)行到 defer 語句時，這個語句并不會立即執(zhí)行，而是被壓入一個棧中，等到函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時，再按照后進先出的順序依次執(zhí)行這些被延遲的語句。在這個示例中，fmt.Println("hello") 會先被執(zhí)行，然后是被延遲的 fmt.Println("deferred")。因此，輸出的結(jié)果是：

hello
deferred

3.2 defer對上述問題的解決

通過上述描述，我們了解defer函數(shù)能夠在函數(shù)或方法結(jié)束前延遲執(zhí)行，而且無論函數(shù)是正常返回還是發(fā)生了panic，defer函數(shù)都會被執(zhí)行。

這個特性非常適合用于資源的釋放，例如打開的文件、建立的網(wǎng)絡連接、申請的內(nèi)存等等。我們可以在函數(shù)或方法中使用defer來延遲釋放這些資源，從而避免因為忘記釋放而導致的問題，同時也能夠在發(fā)生異常時正確地釋放資源，讓代碼更加健壯。下面我們使用defer對上面ReadFile函數(shù)進行改進，具體做法是在函數(shù)中使用defer關(guān)鍵字，將f.Close()操作延遲到函數(shù)結(jié)束時執(zhí)行，代碼如下：

func ReadFile(filename string) ([]byte, error) {
    f, err := os.Open(filename)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    // 獲取到一個資源,便注冊資源釋放函數(shù)
    defer f.Close()

    var content []byte
    _, err = f.Read(content)
    if err != nil {
        return nil, err
    }

    return content, nil
}

在之前的實現(xiàn)中，無論是正常結(jié)束還是出現(xiàn)錯誤，都需要調(diào)用f.Close()釋放資源。而現(xiàn)在只需要通過defer關(guān)鍵字注冊f.Close()函數(shù)即可，這樣的代碼更簡潔，更容易維護，并且不會出現(xiàn)資源泄露的問題。

4.defer其他常見用途

defer語句除了用于在函數(shù)中釋放資源外，還有其他一些場景的用途，如攔截和處理panic,用于函數(shù)結(jié)束時打印日志等內(nèi)容，下面將仔細對其進行說明。

4.1 攔截和處理panic

使用defer語句可以在程序出現(xiàn)panic時，及時進行資源回收和錯誤處理，避免程序因未處理的panic而直接崩潰。具體來說，可以通過在函數(shù)開頭使用defer語句注冊一個函數(shù)來捕獲panic。當發(fā)生panic時，程序會先執(zhí)行defer語句注冊的函數(shù)，再進行panic的傳遞。

例如下面的代碼中，函數(shù)中使用了defer來捕獲panic，并在發(fā)生panic時進行了錯誤處理和資源回收：

func someFunction() {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            log.Println("Recovered from panic:", r)
            // 進行錯誤處理或者資源回收
        }
    }()
    // 函數(shù)代碼
    // 可能會出現(xiàn)panic的代碼
}

使用defer語句攔截和處理panic的好處是，在出現(xiàn)panic時，程序不會立即崩潰，而是可以通過defer語句進行錯誤處理和資源回收，保證程序的正常運行和數(shù)據(jù)的安全性。同時，這種方式也使得代碼更加簡潔易讀，提高了代碼的可維護性和可讀性。

4.2 實現(xiàn)函數(shù)執(zhí)行時間的計算

在性能測試和優(yōu)化過程中，我們通常需要知道某個函數(shù)或代碼段的執(zhí)行時間。這個時候可以使用defer記錄函數(shù)執(zhí)行開始和結(jié)束的時間戳，然后計算兩者之差，即可得到函數(shù)的執(zhí)行時間。如下:

func foo() {
    defer func() {
        fmt.Println("foo execution time:", time.Since(start))
    }()
    start := time.Now()
    // 函數(shù)執(zhí)行邏輯
}

在上述代碼中，我們使用time.Now()函數(shù)獲取當前時間戳，并將其存儲在start變量中。然后，在函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時，我們在defer語句中定義一個匿名函數(shù)，用來計算函數(shù)執(zhí)行時間并輸出。在匿名函數(shù)中，我們調(diào)用time.Since(start)函數(shù)來獲取當前時間戳與start變量之間的時間差，并將其輸出。這樣可以幫助我們快速發(fā)現(xiàn)程序中耗時較長的代碼段，進而進行優(yōu)化。

總的來說，defer的場景用途還是比較廣泛的，可以在需要在函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后執(zhí)行某些操作的場景下使用。

5. defer相關(guān)特性

5.1 defer的執(zhí)行順序

當函數(shù)中有多個defer語句時，它們的執(zhí)行順序是后進先出的，也就是說最后一個defer語句會最先執(zhí)行，倒數(shù)第二個defer語句會在最后一個defer語句執(zhí)行完后執(zhí)行，以此類推。

例如，下面的代碼中有三個defer語句：

func main() {
    defer fmt.Println("Third")
    defer fmt.Println("Second")
    defer fmt.Println("First")
    fmt.Println("Hello, defer!")
}

當函數(shù)返回時，它們按照后進先出的順序執(zhí)行，所以輸出結(jié)果是：

Hello, World!
First
Second
Third

5.2 注冊defer函數(shù)時，其參數(shù)的求值時機

在注冊defer函數(shù)時，如果defer函數(shù)傳入的參數(shù)是變量，那么變量的求值順序與普通函數(shù)調(diào)用一樣，是在函數(shù)參數(shù)傳遞之前進行的。例如，假設有如下代碼：

func foo() {
    a := 1
    defer func(x int) {
        fmt.Println("x in defer:", x)
    }(a)
    a = 2
    fmt.Println("a before end of function:", a)
}

在這個例子中，變量a在defer函數(shù)中被作為參數(shù)傳遞，defer語句中的匿名函數(shù)會捕獲a的值，并在函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時打印該值。foo函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果如下：

a before end of function:2
x in defer:1

因此，可以看出在defer語句中傳入的變量是在注冊defer函數(shù)時進行求值的，而不是在函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時。

6. defer注意點

6.1 在defer中盡量避免執(zhí)行可能引起panic的操作

在使用defer語句時，應當盡量避免在其中引起panic。因為當在defer語句中發(fā)生panic時，當前defer函數(shù)中后續(xù)的語句將無法得到執(zhí)行，可能無法釋放已經(jīng)申請的資源。此時，程序可能會因為資源泄漏等問題而崩潰或產(chǎn)生其他不可預期的后果。舉個例子，假設有如下代碼：

func main() {
    defer func() {
       if r := recover(); r != nil {
          fmt.Println("Recovered in defer:", r)
       }
    }()
    fmt.Println("Start")
    defer fmt.Println("First Defer")
    defer func() {
       fmt.Println("Second Defer")
       panic("oops")
       fmt.Println("資源回收")
    }()
    fmt.Println("End")
}

這段代碼中，我們在第三個defer語句中引發(fā)了panic，這時會觸發(fā)panic機制，第三個defer后續(xù)的代碼將不會被執(zhí)行，最后程序會輸出如下結(jié)果：

Start
End
Second Defer
First Defer
Recovered in defer: oops

可以看到，第三個defer語句中，由于panic導致了fmt.Println("資源回收")語句無法被執(zhí)行。因此，在編寫代碼時，我們應該盡量避免在defer中引起panic，如果不可避免有panic可能性的出現(xiàn)，此時應該對其進行處理，以確保程序的穩(wěn)定性和可靠性。

6.2 盡量避免在defer中使用閉包

這里先簡單介紹下閉包，在 Go 中，閉包是一個函數(shù)值（function value），它引用了函數(shù)體之外的變量。這個被引用的變量會被“捕獲”到閉包中，即使這個變量在閉包被創(chuàng)建之后發(fā)生了變化，閉包中也能訪問到變化后的值。

在defer中使用閉包可能會導致一些意想不到的問題。因為閉包引用了外部變量，而在defer函數(shù)執(zhí)行時，這些變量的值可能已經(jīng)被修改或者不再存在，從而導致出現(xiàn)不可預期的行為。

舉個例子，假設有一個defer函數(shù)使用了閉包來記錄當前時間戳和某個變量的值：

func foo() {
    i := 0
    defer func() {
        fmt.Printf("i: %d, timestamp: %d\n", i, time.Now().UnixNano())
    }()
    i++
}

在這個例子中，我們使用了閉包來捕獲了變量i和當前時間戳，并在defer函數(shù)中輸出它們的值。然而，由于defer函數(shù)的執(zhí)行時機是在函數(shù)返回之后，我們無法確定變量i的值是否已經(jīng)被修改了。因此，這個例子可能輸出的結(jié)果是不穩(wěn)定的，無法得到預期的結(jié)果。

因此，盡量避免在defer中使用閉包，可以避免一些潛在的問題。如果必須要使用閉包，那么要格外小心，確保在defer函數(shù)執(zhí)行時閉包引用的變量值仍然是符合預期的。

7. 總結(jié)

在本文中，我們從一個資源回收的問題引出了defer，介紹了defer的基本用法以及在資源回收、攔截和處理panic等場景中的使用。我們還討論了defer的一些特性，如執(zhí)行順序以及注冊defer函數(shù)時，參數(shù)的求值時機。最后，我們提醒了在使用defer時需要注意的一些問題，如盡量避免在defer中引起panic和避免在defer中使用閉包。

總的來說，defer是Go語言中一個非常方便和強大的語法特性，在某些場景下可以幫助我們更好地實現(xiàn)某些功能。但是，在使用defer時需要注意一些問題，避免引起不必要的麻煩。掌握defer的使用技巧，可以讓我們的代碼更加健壯、清晰和易于維護。