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Go語言defer(延遲執行語句)

Go 語言的 defer 語句會將其后面跟隨的語句進行延遲處理。在 defer 歸屬的函數即將返回時,將延遲處理的語句按 defer 的逆序進行執行,也就是說,先被 defer 的語句最后被執行,最后被 defer 的語句,最先被執行。

多個延遲執行語句的處理順序

下面的代碼是將一系列的數值打印語句按順序延遲處理,參見演示代碼:
package main

import (
    "fmt"
)

func main() {

    fmt.Println("defer begin")

    // 將defer放入延遲調用棧
    defer fmt.Println(1)

    defer fmt.Println(2)

    // 最后一個放入, 位于棧頂, 最先調用
    defer fmt.Println(3)

    fmt.Println("defer end")
}
代碼輸出如下:
defer begin
defer end
3
2
1

結果分析如下:
  • 代碼的延遲順序與最終的執行順序是反向的。
  • 延遲調用是在 defer 所在函數結束時進行,函數結束可以是正常返回時,也可以是發生宕機時。

使用延遲執行語句在函數退出時釋放資源

處理業務或邏輯中涉及成對的操作是一件比較煩瑣的事情,比如打開和關閉文件、接收請求和回復請求、加鎖和解鎖等。在這些操作中,最容易忽略的就是在每個函數退出處正確地釋放和關閉資源。

defer 語句正好是在函數退出時執行的語句,所以使用 defer 能非常方便地處理資源釋放問題。

1) 使用延遲并發解鎖

在下面的例子中會在函數中并發使用 map,為防止競態問題,使用 sync.Mutex 進行加鎖,參見下面代碼:
var (
    // 一個演示用的映射
    valueByKey      = make(map[string]int)
    // 保證使用映射時的并發安全的互斥鎖
    valueByKeyGuard sync.Mutex
)

// 根據鍵讀取值
func readValue(key string) int {
    // 對共享資源加鎖
    valueByKeyGuard.Lock()
    // 取值
    v := valueByKey[key]
    // 對共享資源解鎖
    valueByKeyGuard.Unlock()
    // 返回值
    return v
}
代碼說明如下:
  • 第 3 行,實例化一個 map,鍵是 string 類型,值為 int。
  • 第 5 行,map 默認不是并發安全的,準備一個 sync.Mutex 互斥量保護 map 的訪問。
  • 第 9 行,readValue() 函數給定一個鍵,從 map 中獲得值后返回,該函數會在并發環境中使用,需要保證并發安全。
  • 第 11 行,使用互斥量加鎖。
  • 第 13 行,從 map 中獲取值。
  • 第 15 行,使用互斥量解鎖。
  • 第 17 行,返回獲取到的 map 值。

使用 defer 語句對上面的語句進行簡化,參考下面的代碼。
func readValue(key string) int {

    valueByKeyGuard.Lock()
   
    // defer后面的語句不會馬上調用, 而是延遲到函數結束時調用
    defer valueByKeyGuard.Unlock()

    return valueByKey[key]
}
加粗部分為對比前面代碼而修改和添加的代碼,代碼說明如下:
  • 第 6 行在互斥量加鎖后,使用 defer 語句添加解鎖,該語句不會馬上執行,而是等 readValue() 返回時才會被執行。
  • 第 8 行,從 map 查詢值并返回的過程中,與不使用互斥量的寫法一樣,對比上面的代碼,這種寫法更簡單。

2) 使用延遲釋放文件句柄

文件的操作需要經過打開文件、獲取和操作文件資源、關閉資源幾個過程,如果在操作完畢后不關閉文件資源,進程將一直無法釋放文件資源。在下面的例子中將實現根據文件名獲取文件大小的函數,函數中需要打開文件、獲取文件大小和關閉文件等操作。由于每一步系統操作都需要進行錯誤處理,而每一步處理都會造成一次可能的退出,因此就需要在退出時釋放資源,而我們需要密切關注在函數退出處正確地釋放文件資源。參考下面的代碼:
// 根據文件名查詢其大小
func fileSize(filename string) int64 {

    // 根據文件名打開文件, 返回文件句柄和錯誤
    f, err := os.Open(filename)

    // 如果打開時發生錯誤, 返回文件大小為0
    if err != nil {
        return 0
    }

    // 取文件狀態信息
    info, err := f.Stat()
   
    // 如果獲取信息時發生錯誤, 關閉文件并返回文件大小為0
    if err != nil {
        f.Close()
        return 0
    }

    // 取文件大小
    size := info.Size()

    // 關閉文件
    f.Close()
   
    // 返回文件大小
    return size
}
代碼說明如下:
  • 第 2 行,定義獲取文件大小的函數,返回值是 64 位的文件大小值。
  • 第 5 行,使用 os 包提供的函數 Open(),根據給定的文件名打開一個文件,并返回操作文件用的句柄和操作錯誤。
  • 第 8 行,如果打開的過程中發生錯誤,如文件沒找到、文件被占用等,將返回文件大小為 0。
  • 第 13 行,此時文件句柄f可以正常使用,使用f的方法 Stat() 來獲取文件的信息,獲取信息時,可能也會發生錯誤。
  • 第 16~19 行對錯誤進行處理,此時文件是正常打開的,為了釋放資源,必須要調用 f 的 Close() 方法來關閉文件,否則會發生資源泄露。
  • 第 22 行,獲取文件大小。
  • 第 25 行,關閉文件、釋放資源。
  • 第 28 行,返回獲取到的文件大小。

在上面的例子中加粗部分是對文件的關閉操作。下面使用 defer 對代碼進行簡化,代碼如下:
func fileSize(filename string) int64 {

    f, err := os.Open(filename)

    if err != nil {
        return 0
    }

    // 延遲調用Close, 此時Close不會被調用
    defer f.Close()

    info, err := f.Stat()

    if err != nil {
        // defer機制觸發, 調用Close關閉文件
        return 0
    }

    size := info.Size()

    // defer機制觸發, 調用Close關閉文件
    return size
}
代碼中加粗部分為對比前面代碼而修改的部分,代碼說明如下:
  • 第 10 行,在文件正常打開后,使用 defer,將 f.Close() 延遲調用。注意,不能將這一句代碼放在第4行空行處,一旦文件打開錯誤,f將為空,在延遲語句觸發時,將觸發宕機錯誤。
  • 第 16 行和第 22 行,defer 后的語句(f.Close())將會在函數返回前被調用,自動釋放資源。

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