Go Error Handling

Phase 02 — Go Core 涵盖：error · defer · panic · recover

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1. 学习目标

完成本知识点后，你应该能够：

• 理解 Go 中 error 是返回值而非异常
• 使用 errors.New、fmt.Errorf 创建和包装错误
• 掌握 if err != nil 的错误处理惯用法
• 正确使用 defer 释放资源（文件、连接、锁）
• 理解 panic / recover 的适用场景与限制
• 在 API 和数字孪生数据处理中编写健壮的错误处理代码

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2. 为什么需要

后端服务必须假设任何 I/O 都可能失败：数据库断连、JSON 格式错误、设备离线、磁盘满。Go 没有 try-catch，而是把错误作为函数返回值显式传递——调用者不能忽略失败路径（编译器会提示未使用的 err）。

defer 保证函数退出前执行清理逻辑，避免忘记 Close() 导致连接泄漏。panic 用于不可恢复的编程错误，正常业务逻辑（如参数校验失败）应返回 error，而非 panic。

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3. 核心概念

3.1 error 接口

type error interface {
    Error() string
}

任何实现了 Error() string 的类型都是 error。最常用的是 errors.New 和 fmt.Errorf。

3.2 错误处理惯用法

result, err := doSomething()
if err != nil {
    return nil, err  // 向上传递
}
// 正常使用 result

3.3 错误包装（Go 1.13+）

return fmt.Errorf("load device %s: %w", id, err)

%w 包装底层错误，可用 errors.Is / errors.As 判断。

3.4 defer

函数 return 前逆序执行 defer 语句。常用于 file.Close()、mu.Unlock()。

3.5 panic 与 recover

• panic(v)：停止正常执行，展开栈，若无 recover 则程序崩溃
• recover()：仅在 defer 函数内有效，捕获 panic 值

原则：业务错误用 error；真正不可恢复或编程 bug 才 panic。

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4. 基础语法

完整示例见 workspace/phase-02/error-handling/main.go。

package main

import (
    "errors"
    "fmt"
    "os"
)

var ErrDeviceOffline = errors.New("device offline")

func fetchTelemetry(deviceID string) (float64, error) {
    if deviceID == "" {
        return 0, errors.New("deviceID is required")
    }
    if deviceID == "offline-01" {
        return 0, fmt.Errorf("fetch %s: %w", deviceID, ErrDeviceOffline)
    }
    return 36.5, nil
}

func readConfig(path string) (string, error) {
    f, err := os.Open(path)
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("open config: %w", err)
    }
    defer f.Close() // 函数返回前关闭文件

    buf := make([]byte, 64)
    n, err := f.Read(buf)
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("read config: %w", err)
    }
    return string(buf[:n]), nil
}

func safeDivide(a, b float64) (result float64, err error) {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            err = fmt.Errorf("recovered panic: %v", r)
        }
    }()
    if b == 0 {
        panic("division by zero")
    }
    return a / b, nil
}

func main() {
    temp, err := fetchTelemetry("sensor-01")
    if err != nil {
        fmt.Println("error:", err)
        if errors.Is(err, ErrDeviceOffline) {
            fmt.Println("→ device is offline, retry later")
        }
        return
    }
    fmt.Println("temperature:", temp)

    _, err = safeDivide(10, 0)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}

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5. 代码解析

if err != nil { return nil, err }

Go 最常见的模式。先处理错误，再处理正常逻辑——与 JS 的 happy path 嵌套相反。

defer f.Close()

注册清理函数。即使中间 return 或 panic，defer 仍会执行（panic 时先执行 defer 再崩溃）。

fmt.Errorf("fetch %s: %w", deviceID, ErrDeviceOffline)

%w 保留错误链，errors.Is(err, ErrDeviceOffline) 可穿透包装层判断。

defer func() { if r := recover(); r != nil { ... } }()

在 defer 中 recover，将 panic 转为 error 返回——HTTP handler 中偶尔使用，但业务层优先返回 error。

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6. JavaScript / TypeScript 对比

概念	Go	JavaScript / TypeScript
错误传递	返回值 error	throw / try-catch
强制处理	惯用法要求检查 err	catch 可省略
错误类型	实现 error interface	Error 类及子类
资源清理	defer	try-finally / using
不可恢复	panic	uncaught exception
捕获	recover() 仅 defer 内	catch (e) 任意层

关键差异：

1. Go error 是值，不是控制流异常；忽略 err 不会崩溃，但会产生 bug
2. defer 在 return 表达式求值之后、真正返回之前执行
3. 不要用 panic 代替 validation error（如 "invalid JSON" 应返回 error）

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7. 常见错误

错误 1：忽略 error

data, _ := json.Marshal(v)  // ❌ 吞掉错误

错误 2：defer 闭包捕获循环变量

for _, f := range files {
    defer f.Close()  // ❌ 全部 defer 同一个 f
}
// ✅ 用 func() { f.Close() }() 或 defer 在循环外处理

错误 3：在业务逻辑中 panic

if req.ID == "" {
    panic("bad request")  // ❌ 应 return error 或 HTTP 400
}

错误 4：recover 不在 defer 中

if r := recover(); r != nil { ... }  // ❌ 无效，recover 只在 defer 内工作

错误 5：丢失错误上下文

return err  // 可以，但缺少操作上下文
return fmt.Errorf("save scene %s: %w", id, err)  // ✅ 更好

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8. 实际应用

数字孪生 — 设备数据拉取

func PullDeviceState(id string) (*DeviceState, error) {
    raw, err := fetchFromPLC(id)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("plc fetch %s: %w", id, err)
    }
    state, err := parseState(raw)
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("parse state %s: %w", id, err)
    }
    return state, nil
}

每一层添加上下文，日志和 API 响应能定位到具体环节。

Web API — defer 关闭 Body

resp, err := http.Get(url)
if err != nil { return err }
defer resp.Body.Close()

不 defer 会导致连接池耗尽——生产环境常见泄漏点。

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9. 深入理解

9.1 defer 执行顺序

多个 defer 按**后进先出（LIFO）**执行。defer 的参数在注册时求值。

9.2 errors.Is vs errors.As

• errors.Is(err, target)：判断错误链中是否包含某 sentinel error
• errors.As(err, &target)：提取链中某具体错误类型

9.3 panic 的成本

panic 会触发栈展开，比 return error 慢得多。HTTP 框架可能在 middleware 中 recover panic 并返回 500，但不应依赖此机制处理正常错误。

9.4 何时 panic

• 初始化失败（如 config 缺失且无法启动）
• 不可能的分支（编程 invariant 被破坏）
• 标准库 Must 函数（如 template.Must）——仅用于 init 阶段

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10. 练习

详细题目见 exercises/phase-02-core/02-error-handling.md。

Level 1 — 基础

练习 1.1：编写 parseSpeed(s string) (float64, error)，空字符串和非法数字返回 error。

练习 1.2：用 errors.New 定义 sentinel error ErrNotFound。

练习 1.3：用 defer 打印函数进入和退出日志。

Level 2 — 应用

练习 2.1：用 fmt.Errorf 和 %w 包装错误，配合 errors.Is 判断。

练习 2.2：模拟文件读写，defer Close，处理 Open 失败。

练习 2.3：在 defer+recover 中将 panic 转为 error 返回。

Level 3 — 综合

练习 3.1：实现设备数据管道：fetch → parse → validate，任一步失败带上下文返回。

练习 3.2：设计错误类型 ValidationError，用 errors.As 提取。

Level 4 — 项目实践

练习 4.1：在 workspace/phase-02/error-handling/ 构建 mini telemetry 服务：多步骤处理、defer 清理、统一 error 包装。

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11. 学习检查

1. Go 为什么用 error 返回值而不是 try-catch？
2. defer 的执行时机和顺序是什么？
3. %w 和 %v 在 fmt.Errorf 中有何区别？
4. 什么场景适合 panic，什么场景必须返回 error？
5. recover() 为什么必须在 defer 函数内调用？
6. errors.Is 和直接 err == target 有何不同？

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12. 下一步

已完成	下一知识点	关系
error, defer, panic, recover	JSON	解析 JSON 时大量 error 处理
	goroutine	并发中 error 需通过 channel 或 sync 传递

建议先掌握 JSON 序列化，再进入并发——并发中的 error 传递是进阶话题。

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