面试题：Go语言panic与recover的底层原理及优化策略

Go语言中panic和recover底层实现机制

栈的变化
- 当panic发生时，当前函数会立刻停止执行，Go运行时开始展开（unwind）栈。它会从当前函数的调用者开始，依次调用每个函数的延迟函数（defer语句定义的函数）。在展开栈的过程中，函数的局部变量会被释放，但如果这些变量在defer函数中有引用，则不会被立即释放。
- 例如，假设有函数调用链main -> f1 -> f2，在f2中发生panic，那么f2会停止执行，首先执行f2中的defer函数，然后f1中的defer函数会被执行，最后main函数中的defer函数会被执行。
运行时处理流程
- panic会创建一个runtime.panic结构体实例，包含panic的错误信息等内容。这个实例会在栈展开过程中传递给每个被调用的defer函数。
- 当recover被调用时，它只能在defer函数中生效。如果当前defer函数所在的函数调用栈存在panic，recover会捕获到panic，并返回panic传递的错误信息（如果有），同时停止栈的展开，使程序可以继续执行。如果当前defer函数所在的函数调用栈没有panic，recover返回nil。
- 例如：

func main() {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            fmt.Println("Recovered:", r)
        }
    }()
    panic("Some error")
}

在上述代码中，defer函数中的recover捕获到了panic，并输出了恢复的信息。

高并发场景下使用panic和recover可能遇到的问题

并发安全问题：如果多个协程同时发生panic，并且在defer函数中使用recover，可能会导致数据竞争。例如，如果多个协程共享一个用于记录panic信息的变量，在recover时对该变量的操作没有同步机制，就会出现数据竞争。
协程泄漏：在某些情况下，recover处理不当可能导致协程泄漏。比如，在一个协程中发生panic，但recover后没有正确清理资源或终止协程，这个协程可能会一直运行，占用系统资源。

优化策略

使用sync.Mutex同步
- 适用场景：适用于多个协程可能同时发生panic且需要共享资源来处理panic信息的场景，比如记录所有panic的日志。
- 优点：实现简单，能有效避免数据竞争。
- 缺点：会引入同步开销，可能会降低性能，尤其是在高并发频繁panic的场景下。
- 示例：

var mu sync.Mutex
var panicLog []string

func worker() {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            mu.Lock()
            panicLog = append(panicLog, fmt.Sprintf("Panic in worker: %v", r))
            mu.Unlock()
        }
    }()
    // 模拟可能发生panic的操作
    panic("worker panic")
}

使用context取消协程
- 适用场景：适用于在recover后需要安全地终止协程的场景，比如一个长时间运行的任务协程发生panic后需要清理资源并停止运行。
- 优点：可以优雅地处理协程的生命周期，避免协程泄漏。
- 缺点：需要在代码中合理传递和使用context，增加了代码的复杂性。
- 示例：

func longRunningTask(ctx context.Context) {
    defer func() {
        if r := recover(); r != nil {
            // 清理资源
            fmt.Println("Recovered in longRunningTask:", r)
        }
    }()
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            return
        default:
            // 执行任务
            time.Sleep(time.Second)
            // 模拟可能发生panic的操作
            panic("task panic")
        }
    }
}

在调用longRunningTask时，可以传入context来控制协程的终止：

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    go longRunningTask(ctx)
    time.Sleep(2 * time.Second)
    cancel()
    time.Sleep(time.Second)
}

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高并发场景下使用panic和recover可能遇到的问题

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