1. 簡介
defer 會在當前函數返回前執行傳入的函數，它會經常被用於關閉文件描述符、關閉數據庫連接以及解鎖資源。
理解這句話主要在三個方面：
- 當前函數
- 返回前執行，當然函數可能沒有返回值
- 傳入的函數，即 defer 關鍵值後面跟的是一個函數，包括普通函數如（fmt.Println）, 也可以是匿名函數 func()
1.1 使用場景
使用 defer 的最常見場景是在函數調用結束後完成一些收尾工作，例如在 defer 中回滾數據庫的事務：
func createPost(db *gorm.DB) error {
tx := db.Begin()
// 用來回滾數據庫事件
defer tx.Rollback()
if err := tx.Create(&Post{Author: "Draveness"}).Error; err != nil {
return err
}
return tx.Commit().Error
}
在使用數據庫事務時，我們可以使用上面的代碼在創建事務後就立刻調用 Rollback 保證事務一定會回滾。哪怕事務真的執行成功了，那麼調用 tx.Commit() 之後再執行 tx.Rollback() 也不會影響已經提交的事務。
1.2 注意事項
使用defer時會遇到兩個常見問題，這裏會介紹具體的場景並分析這兩個現象背後的設計原理：
- defer 關鍵字的調用時機以及多次調用 defer 時執行順序是如何確定的
- defer 關鍵字使用傳值的方式傳遞參數時會進行預計算，導致不符合預期的結果
作用域
向 defer 關鍵字傳入的函數會在函數返回之前運行。
假設我們在 for 循環中多次調用 defer 關鍵字：
package main
import "fmt"
func main() {
for i := 0; i < 5; i++ {
// FILO, 先進後出, 先出現的關鍵字defer會被壓入棧底，會最後取出執行
defer fmt.Println(i)
}
}
#運行
$ go run main.go
4
3
2
1
0
運行上述代碼會倒序執行傳入 defer 關鍵字的所有表達式，因爲最後一次調用 defer 時傳入了 fmt.Println(4)，所以這段代碼會優先打印 4。我們可以通過下面這個簡單例子強化對 defer 執行時機的理解：
package main
import "fmt"
func main() {
// 代碼塊
{
defer fmt.Println("defer runs")
fmt.Println("block ends")
}
fmt.Println("main ends")
}
# 輸出
$ go run main.go
block ends
main ends
defer runs
從上述代碼的輸出我們會發現，defer 傳入的函數不是在退出代碼塊的作用域時執行的，它只會在當前函數和方法返回之前被調用。
預計算參數
Go 語言中所有的函數調用都是傳值的.
雖然 defer 是關鍵字，但是也繼承了這個特性。假設我們想要計算 main 函數運行的時間，可能會寫出以下的代碼：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
startedAt := time.Now()
// 這裏誤以爲：startedAt是在time.Sleep之後纔會將參數傳遞給defer所在語句的函數中
defer fmt.Println(time.Since(startedAt))
time.Sleep(time.Second)
}
# 輸出
$ go run main.go
0s
上述代碼的運行結果並不符合我們的預期，這個現象背後的原因是什麼呢？
經過分析(或者使用debug方式)，我們會發現：
- 調用 defer 關鍵字會立刻拷貝函數中引用的外部參數
所以 time.Since(startedAt) 的結果不是在 main 函數退出之前計算的，而是在 defer 關鍵字調用時計算的，最終導致上述代碼輸出 0s。
想要解決這個問題的方法非常簡單，我們只需要向 defer 關鍵字傳入匿名函數：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
startedAt := time.Now()
// 使用匿名函數，傳遞的是函數的指針
defer func() {
fmt.Println(time.Since(startedAt))
}()
time.Sleep(time.Second)
}
#輸出
$ go run main.go
$ 1.0056135s
2. defer 數據結構
defer 關鍵字在 Go 語言源代碼中對應的數據結構：
type _defer struct {
siz int32
started bool
openDefer bool
sp uintptr
pc uintptr
fn *funcval
_panic *_panic
link *_defer
}
簡單介紹一下 runtime._defer 結構體中的幾個字段：
- siz 是參數和結果的內存大小；
- sp 和 pc 分別代表棧指針和調用方的程序計數器；
- fn 是 defer 關鍵字中傳入的函數；
- _panic 是觸發延遲調用的結構體，可能爲空；
- openDefer 表示當前 defer 是否經過開放編碼的優化；
除了上述的這些字段之外，runtime._defer 中還包含一些垃圾回收機制使用的字段, 這裏不做過多的說明
3. 執行機制
堆分配、棧分配和開放編碼是處理 defer 關鍵字的三種方法。
- 早期的 Go 語言會在堆上分配， 不過性能較差
- Go 語言在 1.13 中引入棧上分配的結構體，減少了 30% 的額外開銷
- 在 1.14 中引入了基於開放編碼的 defer，使得該關鍵字的額外開銷可以忽略不計
堆上分配暫時不做過多的說明
3.1 棧上分配
在 1.13 中對 defer 關鍵字進行了優化，當該關鍵字在函數體中最多執行一次時，會將結構體分配到棧上並調用。
除了分配位置的不同，棧上分配和堆上分配的 runtime._defer 並沒有本質的不同，而該方法可以適用於絕大多數的場景，與堆上分配的 runtime._defer 相比，該方法可以將 defer 關鍵字的額外開銷降低 ~30%。
3.2 開放編碼
在 1.14 中通過開放編碼（Open Coded）實現 defer 關鍵字，該設計使用代碼內聯優化 defer 關鍵的額外開銷並引入函數數據 funcdata 管理 panic 的調用3，該優化可以將 defer 的調用開銷從 1.13 版本的~35ns 降低至 ~6ns 左右：
然而開放編碼作爲一種優化 defer 關鍵字的方法，它不是在所有的場景下都會開啓的，開放編碼只會在滿足以下的條件時啓用：
- 函數的 defer 數量小於或等於8個；
- 函數的 defer 關鍵字不能再循環中執行
- 函數的 return 語句 與 defer 語句個數的成績小於或者等於15個。