深度细节 | Go 的 panic 秘密都在这
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深度细节 | Go 的 panic 秘密都在这相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前情提要
关于 panic 的时机，在上篇 深度细节 | Go 的 panic 的三种诞生方式 对 panic 总结三种诞生方式：
程序猿主动：调用
panic( )函数；编译器的隐藏代码：比如除零场景；
内核发送给进程信号：比如非法地址访问 ；
三种都归一到 panic( ) 函数的调用，指出 Go 的 panic 只是一个特殊的函数调用，是语言层面的处理。初学 Go 的时候，奇伢心里也常常有些疑问：
panic 究竟是啥？是一个结构体？还是一个函数？
为什么 panic 会让 Go 进程退出的 ？
为什么 recover 一定要放在 defer 里面才生效？
为什么 recover 已经放在 defer 里面，但是进程还是没有恢复？
为什么 panic 之后，还能再 panic ？有啥影响？
今天便是深入到代码原理，明确解答以上问题。Go 源码版本声明
Go 1.13.5
_panic 数据结构
看看 _panic 的数据结构：
// runtime/runtime2.go
// 关键结构体
type _panic struct {
argp unsafe.Pointer
arg interface{} // panic 的参数
link *_panic // 链接下一个 panic 结构体
recovered bool // 是否恢复，到此为止？
aborted bool // the panic was aborted
}
重点字段关注：
link字段：一个指向_panic结构体的指针，表明_panic和_defer类似，_panic可以是一个单向链表，就跟_defer链表一样；recovered字段：重点来了，所谓的_panic是否恢复其实就是看这个字段是否为 true，recover( )其实就是修改这个字段；
再看一下 goroutine 的两个重要字段：
type g struct {
// ...
_panic *_panic // panic 链表，这是最里的一个
_defer *_defer // defer 链表，这是最里的一个；
// ...
}
从这里我们看出：_defer 和 _panic 链表都是挂在 goroutine 之上的。什么时候会导致 _panic 链表上多个元素？
panic( ) 的流程下，又调用了 panic( ) 函数。
这里有个细节要注意了，怎么才能做到 panic( ) 流程里面再次调用 panic( ) ？
划重点：只能是在 defer 函数上，才有可能形成一个 _panic 链表。因为 panic( ) 函数内只会执行 _defer 函数 ！
recover 函数
为了方便讲解，我们由简单的开始分析，先看 recover 函数究竟做了什么？
defer func() {
recover()
}()
recover 对应了 runtime/panic.go 中的 gorecover 函数实现。
1 gorecover 函数
func gorecover(argp uintptr) interface{} {
// 只处理 gp._panic 链表最新的这个 _panic；
gp := getg()
p := gp._panic
if p != nil && !p.recovered && argp == uintptr(p.argp) {
p.recovered = true
return p.arg
}
return nil
}
// 只处理 gp._panic 链表最新的这个 _panic；
gp := getg()
p := gp._panic
if p != nil && !p.recovered && argp == uintptr(p.argp) {
p.recovered = true
return p.arg
}
return nil
}
这个函数可太简单了：
取出当前 goroutine 结构体；
取出当前 goroutine 的
_panic链表最新的一个_panic，如果是非 nil 值，则进行处理；该
_panic结构体的recovered赋值 true，程序返回；
这就是 recover 函数的全部内容，只给 _panic.recovered 赋值而已，不涉及代码的神奇跳转。而 _panic.recovered 的赋值是在 panic 函数逻辑中发挥作用。
panic 函数
panic 的实现在一个叫做 gopanic 的函数，位于 runtime/panic.go 文件。panic 机制最重要最重要的就是 gopanic 函数了，所有的 panic 细节尽在此。为什么 panic 会显得晦涩，主要有两个点：
嵌套 panic 的时候，gopanic 会有递归执行的场景；
程序指令跳转并不是常规的函数压栈，弹栈，在 recovery 的时候，是直接修改指令寄存器的结构体，从而直接越过了 gopanic 后面的逻辑，甚至是多层 gopanic 递归的逻辑；
一切秘密都在下面这个函数：
// runtime/panic.go
func gopanic(e interface{}) {
// 在栈上分配一个 _panic 结构体
var p _panic
// 把当前最新的 _panic 挂到链表最前面
p.link = gp._panic
gp._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))
for {
// 取出当前最近的 defer 函数；
d := gp._defer
if d == nil {
// 如果没有 defer ，那就没有 recover 的时机，只能跳到循环外，退出进程了；
break
}
// 进到这个逻辑，那说明了之前是有 panic 了，现在又有 panic 发生，这里一定处于递归之中；
if d.started {
if d._panic != nil {
d._panic.aborted = true
}
// 把这个 defer 从链表中摘掉；
gp._defer = d.link
freedefer(d)
continue
}
// 标记 _defer 为 started = true （panic 递归的时候有用）
d.started = true
// 记录当前 _defer 对应的 panic
d._panic = (*_panic)(noescape(unsafe.Pointer(&p)))
// 执行 defer 函数
reflectcall(nil, unsafe.Pointer(d.fn), deferArgs(d), uint32(d.siz), uint32(d.siz))
// defer 执行完成，把这个 defer 从链表里摘掉；
gp._defer = d.link
// 取出 pc，sp 寄存器的值；
pc := d.pc
sp := unsafe.Pointer(d.sp)
// 如果 _panic 被设置成恢复，那么到此为止；
if p.recovered {
// 摘掉当前的 _panic
gp._panic = p.link
// 如果前面还有 panic，并且是标记了 aborted 的，那么也摘掉；
for gp._panic != nil && gp._panic.aborted {
gp._panic = gp._panic.link
}
// panic 的流程到此为止，恢复到业务函数堆栈上执行代码；
gp.sigcode0 = uintptr(sp)
gp.sigcode1 = pc
// 注意：恢复的时候 panic 函数将从此处跳出，本 gopanic 调用结束，后面的代码永远都不会执行。
mcall(recovery)
throw("recovery failed") // mcall should not return
}
}
// 打印错误信息和堆栈，并且退出进程；
preprintpanics(gp._panic)
fatalpanic(gp._panic) // should not return
*(*int)(nil) = 0 // not reached
}
上面逻辑可以拆分为循环内和循环外两部分去理解：
循环内：程序执行 defer，是否恢复正常的指令执行，一切都在循环内决定；
循环外：一旦走到循环外，说明
_panic没人处理，认命吧，程序即将退出；
for 循环内
循环内的事情拆解成：
遍历 goroutine 的 defer 链表，获取到一个
_defer延迟函数；获取到
_defer延迟函数，设置标识d.started，绑定当前d._panic（用以在递归的时候判断）；执行
_defer延迟函数；摘掉执行完的
_defer函数；判断
_panic.recovered是否设置为 true，进行相应操作；如果是 true 那么重置 pc，sp 寄存器（一般从 deferreturn 指令前开始执行），goroutine 投递到调度队列，等待执行；
重复以上步骤；
1 思考问题有答案了！
你会发现，更改 recovered 这个字段的时机只有在第三个步骤的时候。在任何地方，你都改不到 _panic.recovered 的值。
问题一：为什么 recover 一定要放在 defer 里面才生效？
因为，这是唯一的修改 _panic.recovered 字段的时机 ！
举几个对比的栗子：
func main() {
panic("test")
recover()
}
上面的例子调用了 recover( ) 为什么还是 panic ？
因为根本执行不到 recover 函数，执行顺序是：
panic
gopanic
执行 defer 链表
exit
有童鞋较真，那我把 recover() 放 panic("test") 前面呗？
func main() {
recover()
panic("test")
}
不行，因为执行 recover 的时候，还没有 _panic 挂在 goroutine 上面呢，recover 了个寂寞。
问题二：为什么 recover 已经放在 defer 里面，但是进程还是没有恢复？
回忆一下上面 for 循环的操作：
// 步骤：遍历 _defer 链表
d := gp._defer
// 步骤：执行 defer 函数
reflectcall(nil, unsafe.Pointer(d.fn), deferArgs(d), uint32(d.siz), uint32(d.siz))
// 步骤：执行完成，把这个 defer 从链表里摘掉；
gp._defer = d.link
划重点：在 gopanic 里，只遍历执行当前 goroutine 上的 _defer 函数链条。所以，如果挂在其他 goroutine 的 defer 函数做了 recover ，那么没有丝毫用途。
举一个栗子：
func main() { // g1
go func() { // g2
defer func() {
recover()
}()
}()
panic("test")
}
因为，panic 和 recover 在两个不同的 goroutine，_panic 是挂在 g1 上的，recover 是在 g2 的 _defer 链条里。
gopanic 遍历的是 g1 的 _defer 函数链表，跟 g2 八杆子打不着，g2 的 recover 自然拿不到 g1 的 _panic 结构，自然也不能设置 recovered 为 true ，所以程序还是崩了。
问题三：为什么 panic 之后，还能再 panic ？有啥影响？
这个其实很容易理解，有些童鞋可能想复杂了。gopanic 只是一个函数调用而已，那函数调用为啥不能嵌套递归？
当然可以。
触发的场景一般是：
gopanic函数调用_defer延迟函数；defer延迟函数里面又调用了panic/gopanic函数；
这不就有了嘛，就是个简单的函数嵌套而已，没啥不可以的，并且在这种场景下，_panic 结构体就会从 gp._panic 开始形成了一个链表。
而 gopanic 函数指令执行的特殊在于两点：
_panic被人设置成 recovered 之后，重置 pc，sp 寄存器，直接跨越 gopanic （还有嵌套的函数栈），跳转到正常业务流程中；循环之外，等到最后，没人处理
_panic数据，那就 exit 退出进程，终止后续所有指令的执行；
举个嵌套的栗子：
func main() {
defer func() { // 延迟函数
panic("panic again")
}()
panic("first")
}
函数执行：
gopanic
defer 延迟函数
gopanic
无 defer 延迟函数（递归往上），终止条件达成
// 打印堆栈，退出程序
fatalpanic
童鞋你理解了吗？下面就来考考你哦。看一个栗子：
func main() {
println("=== begin ===")
defer func() { // defer_0
println("=== come in defer_0 ===")
}()
defer func() { // defer_1
recover()
}()
defer func() { // defer_2
panic("panic 2")
}()
panic("panic 1")
println("=== end ===")
}
上面的函数会出打印堆栈退出进程吗？
答案是：不会。 猜一下输出是啥？终端输出结果如下：
➜ panic ./test_panic
=== begin ===
=== come in defer_0 ===
你猜对了吗？奇伢给你梳理了一下完整的路线：
main
gopanic // 第一次
1. 取出 defer_2，设置 started
2. 执行 defer_2
gopanic // 第二次
1. 取出 defer_2，panic 设置成 aborted
2. 把 defer_2 从链表中摘掉
3. 执行 defer_1
- 执行 recover
4. 摘掉 defer_1
5. 执行 recovery ，重置 pc 寄存器，跳转到 defer_1 注册时候，携带的指令，一般是跳转到 deferreturn 上面几个指令
// 跳出 gopanic 的递归嵌套，直接到执行 deferreturn 的地方；
defereturn
1. 执行 defer 函数链，链条上还剩一个 defer_0，取出 defer_0；
2. 执行 defer_0 函数
// main 函数结束
再来一个对比的例子：
func main() {
println("=== begin ===")
defer func() { // defer_0
println("=== come in defer_0 ===")
}()
defer func() { // defer_1
panic("panic 2")
}()
defer func() { // defer_2
recover()
}()
panic("panic 1")
println("=== end ===")
}
上面的函数会打印堆栈，并且退出吗？
答案是：会。输出如下：
➜ panic ./test_panic
=== begin ===
=== come in defer_0 ===
panic: panic 2
goroutine 1 [running]:
main.main.func2()
/Users/code/gopher/src/panic/test_panic.go:9 +0x39
main.main()
/Users/code/gopher/src/panic/test_panic.go:11 +0xf7
奇伢给你梳理的执行路径如下：
main
gopanic // 第一次
1. 取出 defer_2，设置 started
2. 执行 defer_2
- 执行 recover，panic_1 字段被设置 recovered
3. 把 defer_2 从链表中摘掉
4. 执行 recovery ，重置 pc 寄存器，跳转到 defer_1 注册时候，携带的指令，一般是跳转到 deferreturn 上面几个指令
// 跳出 gopanic 的递归嵌套，执行到 deferreturn 的地方；
defereturn
1. 遍历 defer 函数链，取出 defer_1
2. 摘掉 defer_1
2. 执行 defer_1
gopanic // 第二次
1. defer 链表上有个 defer_0，取出来；
2. 执行 defer_0 （defer_0 没有做 recover，只打印了一行输出）
3. 摘掉 defer_0，链表为空，跳出 for 循环
3. 执行 fatalpanic
- exit(2) 退出进程
你猜对了吗？
2 recovery 函数
最后，看一下关键的 recovery 函数。在 gopanic 函数中，在循环执行 defer 函数的时候，如果发现 _panic.recovered 字段被设置成 true 的时候，调用 mcall(recovery) 来执行所谓的恢复。
看一眼 recovery 函数的实现，这个函数极其简单，就是恢复 pc，sp 寄存器，重新把 Goroutine 投递到调度队列中。
// runtime/panic.go
func recovery(gp *g) {
// 取出栈寄存器和程序计数器的值
sp := gp.sigcode0
pc := gp.sigcode1
// 重置 goroutine 的 pc，sp 寄存器；
gp.sched.sp = sp
gp.sched.pc = pc
// 重新投入调度队列
gogo(&gp.sched)
}
重置了 pc，sp 寄存器代表什么意思？
pc 寄存器指向指令所在的地址，换句话说，就是跳转到其他地方执行指令去了。而不是顺序执行 gopanic 后面的指令了，补回来了。
_defer.pc 的指令行，这个指令是哪里？
这个要回忆一下 defer 的章节，defer 注册延迟函数的时候对应一个 _defer 结构体，在 new 这个结构体的时候，_defer.pc 字段赋值的就是 new 函数的下一行指令。这个在 Golang 最细节篇 — 解密 defer 原理，究竟背着程序猿做了多少事情？ 详细说过。
举个例子，如果是栈上分配的话，那么在 deferprocStack ，所以，mcall(recovery) 跳转到这个位置，其实后续就走 deferreturn 的逻辑了，执行后续的 _defer 函数链。
本次 panic 就到此为止，相当于就恢复了程序的正常运行。
当然，如果后续在 defer 函数里面又出现 panic ，那可能形成一个 _panic 的链条，但是每一个的处理还是一样的。
划重点：函数的 call，ret 是最常见的指令跳转。最本源的就是 pc 寄存器，函数压栈，出栈的时候，修改的也是 pc 寄存器，在 recovery 流程里，则来的更直接一点，直接改 pc ，sp。
for 循环外
走到 for 循环外，那程序 100% 要退出了。因为 fatalpanic 里面打印一些堆栈信息之后，直接调用 exit 退出进程的。到这已经没有任何机会了，只能乖乖退出进程。
退出的调用就在 fatalpanic 里：
func fatalpanic(msgs *_panic) {
// 1. 打印协程堆栈
// 2. 退出进程
systemstack(func() {
exit(2)
})
*(*int)(nil) = 0 // not reached
}
所以这个问题清楚了嘛：为什么 panic 会让 Go 进程退出的 ？
还能为啥，因为调用了 exit(2) 嘛。
总结
panic()会退出进程，是因为调用了 exit 的系统调用；recover()并不是说只能在 defer 里面调用，而是只能在 defer 函数中才能生效，只有在 defer 函数里面，才有可能遇到_panic结构；recover()所在的 defer 函数必须和 panic 都是挂在同一个 goroutine 上，不能跨协程，因为gopanic只会执行当前 goroutine 的延迟函数；panic 的恢复，就是重置 pc 寄存器，直接跳转程序执行的指令，跳转到原本 defer 函数执行完该跳转的位置（
deferreturn执行），从gopanic函数中跳出，不再回来，自然就不会再fatalpanic；panic 为啥能嵌套？这个问题就像是在问为什么函数调用可以嵌套一样，因为这个本质是一样的。
后记
panic 就是一个函数调用，没啥特殊的。点赞、在看 是对奇伢最大的支持。
~完～
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