19 | 错误处理（上）
提到 Go 语言中的错误处理，我们其实已经在前面接触过几次了。
比如，我们声明过error类型的变量err，也调用过errors包中的New函数。
我们说过error类型其实是一个接口类型，也是一个 Go 语言的内建类型。在这个接口类型的声明中只包含了一个方法Error。Error方法不接受任何参数，但是会返回一个string类型的结果。它的作用是返回错误信息的字符串表示形式。
我们使用error类型的方式通常是，在函数声明的结果列表的最后，声明一个该类型的结果，同时在调用这个函数之后，先判断它返回的最后一个结果值是否“不为nil”。
如果这个值“不为nil”，那么就进入错误处理流程，否则就继续进行正常的流程。下面是一个例子，代码在 demo44.go 文件中。
package main
import (
"errors"
"fmt"
)
func echo(request string) (response string, err error) {
if request == "" {
err = errors.New("empty request")
return
}
response = fmt.Sprintf("echo: %s", request)
return
}
func main() {
for _, req := range []string{"", "hello!"} {
fmt.Printf("request: %s
", req)
resp, err := echo(req)
if err != nil {
fmt.Printf("error: %s
", err)
continue
}
fmt.Printf("response: %s
", resp)
}
}
我们先看echo函数的声明。echo函数接受一个string类型的参数request，并会返回两个结果。
这两个结果都是有名称的，第一个结果response也是string类型的，它代表了这个函数正常执行后的结果值。
第二个结果err就是error类型的，它代表了函数执行出错时的结果值，同时也包含了具体的错误信息。
当echo函数被调用时，它会先检查参数request的值。如果该值为空字符串，那么它就会通过调用errors.New函数，为结果err赋值，然后忽略掉后边的操作并直接返回。
此时，结果response的值也会是一个空字符串。如果request的值并不是空字符串，那么它就为结果response赋一个适当的值，然后返回，此时结果err的值会是nil。
再来看main函数中的代码。我在每次调用echo函数之后，都会把它返回的结果值赋给变量resp和err，并且总是先检查err的值是否“不为nil”，如果是，就打印错误信息，否则就打印常规的响应信息。
这里值得注意的地方有两个。第一，在echo函数和main函数中，我都使用到了卫述语句。我在前面讲函数用法的时候也提到过卫述语句。简单地讲，它就是被用来检查后续操作的前置条件并进行相应处理的语句。
对于echo函数来说，它进行常规操作的前提是：传入的参数值一定要符合要求。而对于调用echo函数的程序来说，进行后续操作的前提就是echo函数的执行不能出错。
我们在进行错误处理的时候经常会用到卫述语句，以至于有些人会吐槽说：“我的程序满屏都是卫述语句，简直是太难看了！”不过，我倒认为这有可能是程序设计上的问题。每个编程语言的理念和风格几乎都会有明显的不同，我们常常需要顺应它们的纹理去做设计，而不是用其他语言的编程思想来编写当下语言的程序。
再来说第二个值得注意的地方。我在生成error类型值的时候，用到了errors.New函数。
这是一种最基本的生成错误值的方式。我们调用它的时候传入一个由字符串代表的错误信息，它会给返回给我们一个包含了这个错误信息的error类型值。该值的静态类型当然是error，而动态类型则是一个在errors包中的，包级私有的类型*errorString。
显然，errorString类型拥有的一个指针方法实现了error接口中的Error方法。这个方法在被调用后，会原封不动地返回我们之前传入的错误信息。实际上，error类型值的Error方法就相当于其他类型值的String方法。
我们已经知道，通过调用fmt.Printf函数，并给定占位符%s就可以打印出某个值的字符串表示形式。
对于其他类型的值来说，只要我们能为这个类型编写一个String方法，就可以自定义它的字符串表示形式。而对于error类型值，它的字符串表示形式则取决于它的Error方法。
在上述情况下，fmt.Printf函数如果发现被打印的值是一个error类型的值，那么就会去调用它的Error方法。fmt包中的这类打印函数其实都是这么做的。
顺便提一句，当我们想通过模板化的方式生成错误信息，并得到错误值时，可以使用fmt.Errorf函数。该函数所做的其实就是先调用fmt.Sprintf函数，得到确切的错误信息；再调用errors.New函数，得到包含该错误信息的error类型值，最后返回该值。
好了，我现在问一个关于对错误值做判断的问题。我们今天的问题是：对于具体错误的判断，Go 语言中都有哪些惯用法？
由于error是一个接口类型，所以即使同为error类型的错误值，它们的实际类型也可能不同。这个问题还可以换一种问法，即：怎样判断一个错误值具体代表的是哪一类错误？
这道题的典型回答是这样的：
1、对于类型在已知范围内的一系列错误值，一般使用类型断言表达式或类型switch语句来判断；
2、对于已有相应变量且类型相同的一系列错误值，一般直接使用判等操作来判断；
3、对于没有相应变量且类型未知的一系列错误值，只能使用其错误信息的字符串表示形式来做判断。
问题解析
如果你看过一些 Go 语言标准库的源代码，那么对这几种情况应该都不陌生。我下面分别对它们做个说明。
类型在已知范围内的错误值其实是最容易分辨的。就拿os包中的几个代表错误的类型os.PathError、os.LinkError、os.SyscallError和os/exec.Error来说，它们的指针类型都是error接口的实现类型，同时它们也都包含了一个名叫Err，类型为error接口类型的代表潜在错误的字段。
如果我们得到一个error类型值，并且知道该值的实际类型肯定是它们中的某一个，那么就可以用类型switch语句去做判断。例如：
func underlyingError(err error) error {
switch err := err.(type) {
case *os.PathError:
return err.Err
case *os.LinkError:
return err.Err
case *os.SyscallError:
return err.Err
case *exec.Error:
return err.Err
}
return err
}
函数underlyingError的作用是：获取和返回已知的操作系统相关错误的潜在错误值。其中的类型switch语句中有若干个case子句，分别对应了上述几个错误类型。当它们被选中时，都会把函数参数err的Err字段作为结果值返回。如果它们都未被选中，那么该函数就会直接把参数值作为结果返回，即放弃获取潜在错误值。
只要类型不同，我们就可以如此分辨。但是在错误值类型相同的情况下，这些手段就无能为力了。在 Go 语言的标准库中也有不少以相同方式创建的同类型的错误值。
我们还拿os包来说，其中不少的错误值都是通过调用errors.New函数来初始化的，比如：os.ErrClosed、os.ErrInvalid以及os.ErrPermission，等等。
注意，与前面讲到的那些错误类型不同，这几个都是已经定义好的、确切的错误值。os包中的代码有时候会把它们当做潜在错误值，封装进前面那些错误类型的值中。
如果我们在操作文件系统的时候得到了一个错误值，并且知道该值的潜在错误值肯定是上述值中的某一个，那么就可以用普通的switch语句去做判断，当然了，用if语句和判等操作符也是可以的。例如：
printError := func(i int, err error) {
if err == nil {
fmt.Println("nil error")
return
}
err = underlyingError(err)
switch err {
case os.ErrClosed:
fmt.Printf("error(closed)[%d]: %s
", i, err)
case os.ErrInvalid:
fmt.Printf("error(invalid)[%d]: %s
", i, err)
case os.ErrPermission:
fmt.Printf("error(permission)[%d]: %s
", i, err)
}
}
这个由printError变量代表的函数会接受一个error类型的参数值。该值总会代表某个文件操作相关的错误，这是我故意地以不正确的方式操作文件后得到的。
虽然我不知道这些错误值的类型的范围，但却知道它们或它们的潜在错误值一定是某个已经在os包中定义的值。
所以，我先用underlyingError函数得到它们的潜在错误值，当然也可能只得到原错误值而已。然后，我用switch语句对错误值进行判等操作，三个case子句分别对应我刚刚提到的那三个已存在于os包中的错误值。如此一来，我就能分辨出具体错误了。
对于上面这两种情况，我们都有明确的方式去解决。但是，如果我们对一个错误值可能代表的含义知之甚少，那么就只能通过它拥有的错误信息去做判断了。
好在我们总是能通过错误值的Error方法，拿到它的错误信息。其实os包中就有做这种判断的函数，比如：os.IsExist、os.IsNotExist和os.IsPermission。命令源码文件 demo45.go 中包含了对它们的应用，这大致跟前面展示的代码差不太多，我就不在这里赘述了。
package main
import (
"fmt"
"os"
"os/exec"
"runtime"
)
// underlyingError 会返回已知的操作系统相关错误的潜在错误值。
func underlyingError(err error) error {
switch err := err.(type) {
case *os.PathError:
return err.Err
case *os.LinkError:
return err.Err
case *os.SyscallError:
return err.Err
case *exec.Error:
return err.Err
}
return err
}
func main() {
// 示例1。
r, w, err := os.Pipe()
if err != nil {
fmt.Printf("unexpected error: %s
", err)
return
}
// 人为制造 *os.PathError 类型的错误。
r.Close()
_, err = w.Write([]byte("hi"))
uError := underlyingError(err)
fmt.Printf("underlying error: %s (type: %T)
",
uError, uError)
fmt.Println()
// 示例2。
paths := []string{
os.Args[0], // 当前的源码文件或可执行文件。
"/it/must/not/exist", // 肯定不存在的目录。
os.DevNull, // 肯定存在的目录。
}
printError := func(i int, err error) {
if err == nil {
fmt.Println("nil error")
return
}
err = underlyingError(err)
switch err {
case os.ErrClosed:
fmt.Printf("error(closed)[%d]: %s
", i, err)
case os.ErrInvalid:
fmt.Printf("error(invalid)[%d]: %s
", i, err)
case os.ErrPermission:
fmt.Printf("error(permission)[%d]: %s
", i, err)
}
}
var f *os.File
var index int
{
index = 0
f, err = os.Open(paths[index])
if err != nil {
fmt.Printf("unexpected error: %s
", err)
return
}
// 人为制造潜在错误为 os.ErrClosed 的错误。
f.Close()
_, err = f.Read([]byte{})
printError(index, err)
}
{
index = 1
// 人为制造 os.ErrInvalid 错误。
f, _ = os.Open(paths[index])
_, err = f.Stat()
printError(index, err)
}
{
index = 2
// 人为制造潜在错误为 os.ErrPermission 的错误。
_, err = exec.LookPath(paths[index])
printError(index, err)
}
if f != nil {
f.Close()
}
fmt.Println()
// 示例3。
paths2 := []string{
runtime.GOROOT(), // 当前环境下的Go语言根目录。
"/it/must/not/exist", // 肯定不存在的目录。
os.DevNull, // 肯定存在的目录。
}
printError2 := func(i int, err error) {
if err == nil {
fmt.Println("nil error")
return
}
err = underlyingError(err)
if os.IsExist(err) {
fmt.Printf("error(exist)[%d]: %s
", i, err)
} else if os.IsNotExist(err) {
fmt.Printf("error(not exist)[%d]: %s
", i, err)
} else if os.IsPermission(err) {
fmt.Printf("error(permission)[%d]: %s
", i, err)
} else {
fmt.Printf("error(other)[%d]: %s
", i, err)
}
}
{
index = 0
err = os.Mkdir(paths2[index], 0700)
printError2(index, err)
}
{
index = 1
f, err = os.Open(paths[index])
printError2(index, err)
}
{
index = 2
_, err = exec.LookPath(paths[index])
printError2(index, err)
}
if f != nil {
f.Close()
}
}
总结
今天我们一起初步学习了错误处理的内容。我们总结了错误类型、错误值的处理技巧和设计方式，并一起分享了 Go 语言中处理错误的最基本方式
思考题
请列举出你经常用到或者看到的 3 个错误类型，它们所在的错误类型体系都是怎样的？你能画出一棵树来描述它们吗？
笔记源码
https://github.com/MingsonZheng/go-core-demo
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