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詳談.NET的異常處理

來源：懂視網責編：小采時間：2020-11-27 22:36:14

詳談.NET的異常處理

詳談.NET的異常處理:年關將至，對于大部分程序員來說，馬上就可以閑下來一段時間了，然而在這個閑暇的時間里，唯有爭論哪門語言更好可以消磨時光，估計最近會有很多關于java與.net的博文出現，我表示要作為一個吃瓜群眾，靜靜的看著大佬們發表心情。以上的廢話說的夠多了，這里

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導讀詳談.NET的異常處理:年關將至，對于大部分程序員來說，馬上就可以閑下來一段時間了，然而在這個閑暇的時間里，唯有爭論哪門語言更好可以消磨時光，估計最近會有很多關于java與.net的博文出現，我表示要作為一個吃瓜群眾，靜靜的看著大佬們發表心情。以上的廢話說的夠多了，這里

年關將至，對于大部分程序員來說，馬上就可以閑下來一段時間了，然而在這個閑暇的時間里，唯有爭論哪門語言更好可以消磨時光，估計最近會有很多關于java與.net的博文出現，我表示要作為一個吃瓜群眾，靜靜的看著大佬們發表心情。

以上的廢話說的夠多了，這里就不再廢話了，還是切入正題吧。

在項目開發中，對于系統和代碼的穩定性和容錯性都是有對應的要求。實際開發項目中的代碼與樣例代碼的區別，更多的是在代碼的運行的穩定性、容錯性、擴展性的比較。因為對于實現一個功能來說，實現功能的核心代碼是一樣的，可能只是在寫法上優化而已，但是在實現某一個操作上使用的類來說，這一點是絕大多數時候是一樣的。這樣看來，我們在實際開發的過程中，需要考慮的問題比較多，已經不僅僅局限于某一具體的功能實現，更多的是代碼的穩定性和擴展性考慮。

以上是在實際開發中需要面對的問題，筆者在最近的博文中，也在考慮這個異常到底需要怎么去寫，以及異常到底需要怎么去理解，在博文中，也有不少的園友對異常的寫法和處理提出了自己的意見，在這里我就寫一下自己的一些理解，可能寫的比較淺顯和粗略，但是只當是一個引子，可以引出大佬們來談談自己的實際項目經驗。希望對大家有一個幫助，也歡迎大家提出自己的想法和意見，分享自己的知識和見解。

一.DotNET異常的概述：

談到異常，我們就需要知道什么叫做異常，萬事萬物如果我們想去學習，就應該知道我們要學習的東西是什么，這樣在心里也好有一個大概的認知。異常是指成員沒有完成它的名稱宣稱可以完成的行動。在.NET中，構造器、獲取和設置屬性、添加和刪除事件、調用操作符重載和調用轉換操作符等等都沒有辦法返回錯誤代碼，但是在這些構造中又需要報告錯誤，那就必須提供異常處理機制。

在異常的處理中，我們經常使用到的三個塊分別是：try塊；catch塊；finally塊。這三個塊可以一起使用，也可以不寫catch塊使用，異常處理塊可以嵌套使用，具體的方法在下面會介紹到。

在異常的處理機制中，一般有三種選擇：重新拋出相同的異常，向調用棧高一層的代碼通知該異常的發生；拋出一個不同的異常，想調用棧高一層代碼提供更豐富的異常信息；讓線程從catch塊的底部退出。

有關異常的處理方式，有一些指導性的建議。

1.恰當的使用finally塊：

finally塊可以保證不管線程拋出什么類型的異常都可以被執行，finall塊一般用來做清理那些已經成功啟動的操作，然后再返回調用者或者finally塊之后的代碼。

2.異常捕捉需適當：

為什么要適當的捕捉異常呢？如下代碼，因為我們不能什么異常都去捕捉，在捕獲異常后，我們需要去處理這些異常，如果我們將所有的異常都捕捉后，但是沒有預見會發生的異常，我們就沒有辦法去處理這些異常。

如果應用程序代碼拋出一個異常，應用程序的另一端則可能預期要捕捉這個異常，因此不能寫成一個”大小通吃“的異常塊，應該允許該異常在調用棧中向上移動，讓應用程序代碼針對性地處理這個異常。

在catch塊中，可以使用System.Exception捕捉異常，但是最好在catch塊末尾重新拋出異常。至于原因在后面會講解到。

try
 {
 var hkml = GetRegistryKey(rootKey);
 var subkey = hkml.CreateSubKey(subKey);
 if (subkey != null && keyName != string.Empty)
 subkey.SetValue(keyName, keyValue, RegistryValueKind.String);
 }
 catch (Exception ex)
 {
 Log4Helper.Error("創建注冊表錯誤" + ex);
 throw new Exception(ex.Message,ex);
 }

3.從異常中恢復：

我們在捕獲異常后，可以針對性的寫一些異常恢復的代碼，可以讓程序繼續運行。在捕獲異常時，需要捕獲具體的異常，充分的掌握在什么情況下會拋出異常，并知道從捕獲的異常類型派生出了那些類型。除非在catch塊的末尾重新拋出異常，否則不要處理或捕獲System.Exception異常。

4.維持狀態：

一般情況下，我們完成一個操作或者一個方法時，需要調用幾個方法組合完成，在執行的過程中會出現前面幾個方法完成，后面的方法發生異常。發生不可恢復的異常時回滾部分完成的操作，因為我們需要恢復信息，所有我們在捕獲異常時，需要捕獲所有的異常信息。

5.隱藏實現細節來維持契約：

有時可能需要捕捉一個異常并重新拋出一個不同的異常，這樣可以維系方法的契約，拋出的心異常類型地應該是一個具體的異常。看如下代碼：

FileStream fs = null;
 try
 {
 fs = FileStream();
 
 }
 catch (FileNotFoundException e)
 {
　　　　　　　　　　//拋出一個不同的異常，將異常信息包含在其中，并將原來的異常設置為內部異常
 throw new NameNotFoundException();
 }
 catch (IOException e)
 {
 
 //拋出一個不同的異常，將異常信息包含在其中，并將原來的異常設置為內部異常
 throw new NameNotFoundException(); 
 } 
 finally 
 {
 if (fs != null) 
 { 
 fs.close(); 
 } 
 }

以上的代碼只是在說明一種處理方式。應該讓拋出的所有異常都沿著方法的調用棧向上傳遞，而不是把他們”吞噬“了之后拋出一個新的異常。如果一個類型構造器拋出一個異常，而且該異常未在類型構造器方法中捕獲，CLR就會在內部捕獲該異常，并改為拋出一個新的TypeInitialztionException。

二.DotNET異常的常用處理機制：

在代碼發生異常后，我們需要去處理這個異常，如果一個異常沒有得到及時的處理，CLR會終止進程。在異常的處理中，我們可以在一個線程捕獲異常，在另一個線程中重新拋出異常。異常拋出時，CLR會在調用棧中向上查找與拋出的異常類型匹配的catch塊。如果沒有任何catch塊匹配拋出的異常類型，就發生一個未處理異常。CLR檢測到進程中的任何線程有一個位處理異常，都會終止進程。

1.異常處理塊：

(1).try塊：包含代碼通常需要執行一些通用的資源清理操作，或者需要從異常中恢復，或者兩者都需要。try塊還可以包含也許會拋出異常的代碼。一個try塊至少有一個關聯的catch塊或finall塊。

(2).catch塊：包含的是響應一個異常需要執行的代碼。catch關鍵字后的圓括號中的表達式是捕獲類型。捕獲類型從System.Exception或者其派生類指定。CLR自上而下搜素一個匹配的catch塊，所以應該教具體的異常放在頂部。一旦CLR找到一個具有匹配捕獲類型的catch塊，就會執行內層所有finally塊中的代碼，”內層finally“是指拋出異常的tey塊開始，到匹配異常的catch塊之間的所有finally塊。

使用System.Exception捕捉異常后，可以采用在catch塊的末尾重新拋出異常，因為如果我們在捕獲Exception異常后，沒有及時的處理或者終止程序，這一異常可能對程序造成很大的安全隱患，Exception類是所有異常的基類，可以捕獲程序中所有的異常，如果出現較大的異常，我們沒有及時的處理，造成的問題是巨大的。

(3).finally塊：包含的代碼是保證會執行的代碼。finally塊的所有代碼執行完畢后，線程退出finally塊，執行緊跟在finally塊之后的語句。如果不存在finally塊，線程將從最后一個catch塊之后的語句開始執行。

備注：異常塊可以組合和嵌套，對于三個異常塊的樣例，在這里就不做介紹，異常的嵌套可以防止在處理異常的時候再次出現未處理的異常，以上這些就不再贅述。

2.異常處理實例：

(1).異常處理擴展方法：

 /// <summary>
 /// 格式化異常消息
 /// </summary>
 /// <param name="e">異常對象</param>
 /// <param name="isHideStackTrace">是否隱藏異常規模信息</param>
 /// <returns>格式化后的異常信息字符串</returns>
 public static string FormatMessage(this Exception e, bool isHideStackTrace = false)
 {
 var sb = new StringBuilder();
 var count = 0;
 var appString = string.Empty;
 while (e != null)
 {
 if (count > 0)
 {
 appString += " ";
 }
 sb.AppendLine(string.Format("{0}異常消息：{1}", appString, e.Message));
 sb.AppendLine(string.Format("{0}異常類型：{1}", appString, e.GetType().FullName));
 sb.AppendLine(string.Format("{0}異常方法：{1}", appString, (e.TargetSite == null ? null : e.TargetSite.Name)));
 sb.AppendLine(string.Format("{0}異常源：{1}", appString, e.Source));
 if (!isHideStackTrace && e.StackTrace != null)
 {
 sb.AppendLine(string.Format("{0}異常堆棧：{1}", appString, e.StackTrace));
 }
 if (e.InnerException != null)
 {
 sb.AppendLine(string.Format("{0}內部異常：", appString));
 count++;
 }
 e = e.InnerException;
 }
 return sb.ToString();
 }

(2).驗證異常：

 /// <summary>
 /// 檢查字符串是空的或空的，并拋出一個異常
 /// </summary>
 /// <param name="val">值測試</param>
 /// <param name="paramName">參數檢查名稱</param>
 public static void CheckNullOrEmpty(string val, string paramName)
 {
 if (string.IsNullOrEmpty(val))
 throw new ArgumentNullException(paramName, "Value can't be null or empty");
 }
 /// <summary>
 /// 請檢查參數不是空的或空的，并拋出異常
 /// </summary>
 /// <param name="param">檢查值</param>
 /// <param name="paramName">參數名稱</param>
 public static void CheckNullParam(string param, string paramName)
 {
 if (string.IsNullOrEmpty(param))
 throw new ArgumentNullException(paramName, paramName + " can't be neither null nor empty");
 }
 /// <summary>
 /// 檢查參數不是無效，并拋出一個異常
 /// </summary>
 /// <param name="param">檢查值</param>
 /// <param name="paramName">參數名稱</param>
 public static void CheckNullParam(object param, string paramName)
 {
 if (param == null)
 throw new ArgumentNullException(paramName, paramName + " can't be null");
 }
 /// <summary>
 /// 請檢查參數1不同于參數2
 /// </summary>
 /// <param name="param1">值1測試</param>
 /// <param name="param1Name">name of value 1</param>
 /// <param name="param2">value 2 to test</param>
 /// <param name="param2Name">name of vlaue 2</param>
 public static void CheckDifferentsParams(object param1, string param1Name, object param2, string param2Name)
 {
 if (param1 == param2) {
 throw new ArgumentException(param1Name + " can't be the same as " + param2Name,
 param1Name + " and " + param2Name);
 }
 }
 /// <summary>
 /// 檢查一個整數值是正的（0或更大）
 /// </summary>
 /// <param name="val">整數測試</param>
 public static void PositiveValue(int val)
 {
 if (val < 0)
 throw new ArgumentException("The value must be greater than or equal to 0.");
 }

(3).Try-Catch擴展操作:

/// <summary>
 /// 對某對象執行指定功能與后續功能，并處理異常情況
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T">對象類型</typeparam>
 /// <param name="source">值</param>
 /// <param name="action">要對值執行的主功能代碼</param>
 /// <param name="failureAction">catch中的功能代碼</param>
 /// <param name="successAction">主功能代碼成功后執行的功能代碼</param>
 /// <returns>主功能代碼是否順利執行</returns>
 public static bool TryCatch<T>(this T source, Action<T> action, Action<Exception> failureAction,
 Action<T> successAction) where T : class
 {
 bool result;
 try
 {
 action(source);
 successAction(source);
 result = true;
 }
 catch (Exception obj)
 {
 failureAction(obj);
 result = false;
 }
 return result;
 }
 /// <summary>
 /// 對某對象執行指定功能，并處理異常情況
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T">對象類型</typeparam>
 /// <param name="source">值</param>
 /// <param name="action">要對值執行的主功能代碼</param>
 /// <param name="failureAction">catch中的功能代碼</param>
 /// <returns>主功能代碼是否順利執行</returns>
 public static bool TryCatch<T>(this T source, Action<T> action, Action<Exception> failureAction) where T : class
 {
 return source.TryCatch(action,
 failureAction,
 obj => { });
 }
 /// <summary>
 /// 對某對象執行指定功能，并處理異常情況與返回值
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T">對象類型</typeparam>
 /// <typeparam name="TResult">返回值類型</typeparam>
 /// <param name="source">值</param>
 /// <param name="func">要對值執行的主功能代碼</param>
 /// <param name="failureAction">catch中的功能代碼</param>
 /// <param name="successAction">主功能代碼成功后執行的功能代碼</param>
 /// <returns>功能代碼的返回值，如果出現異常，則返回對象類型的默認值</returns>
 public static TResult TryCatch<T, TResult>(this T source, Func<T, TResult> func, Action<Exception> failureAction,
 Action<T> successAction)
 where T : class
 {
 TResult result;
 try
 {
 var u = func(source);
 successAction(source);
 result = u;
 }
 catch (Exception obj)
 {
 failureAction(obj);
 result = default(TResult);
 }
 return result;
 }
 /// <summary>
 /// 對某對象執行指定功能，并處理異常情況與返回值
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T">對象類型</typeparam>
 /// <typeparam name="TResult">返回值類型</typeparam>
 /// <param name="source">值</param>
 /// <param name="func">要對值執行的主功能代碼</param>
 /// <param name="failureAction">catch中的功能代碼</param>
 /// <returns>功能代碼的返回值，如果出現異常，則返回對象類型的默認值</returns>
 public static TResult TryCatch<T, TResult>(this T source, Func<T, TResult> func, Action<Exception> failureAction)
 where T : class
 {
 return source.TryCatch(func,
 failureAction,
 obj => { });
 }

本文沒有具體介紹try，catch，finally的使用，而是給出一些比較通用的方法，主要是一般的開發者對于三個塊的使用都有一個認識，就不再做重復的介紹。

三.DotNET的Exception類分析：

CLR允許異常拋出任何類型的實例，這里我們介紹一個System.Exception類：

1.Message屬性：指出拋出異常的原因。

 [__DynamicallyInvokable]
public virtual string Message
{
 [__DynamicallyInvokable]
 get
 {
 if (this._message != null)
 {
 return this._message;
 }
 if (this._className == null)
 {
 this._className = this.GetClassName();
 }
 return Environment.GetRuntimeResourceString("Exception_WasThrown", new object[] { this._className });
 }
}

由以上的代碼可以看出，Message只具有get屬性，所以message是只讀屬性。GetClassName()獲取異常的類。GetRuntimeResourceString()獲取運行時資源字符串。

2.StackTrace屬性：包含拋出異常之前調用過的所有方法的名稱和簽名。

 public static string StackTrace
{
 [SecuritySafeCritical]
 get
 {
 new EnvironmentPermission(PermissionState.Unrestricted).Demand();
 return GetStackTrace(null, true);
 }
}

EnvironmentPermission()用于環境限制，PermissionState.Unrestricted設置權限狀態，GetStackTrace()獲取堆棧跟蹤，具體看一下GetStackTrace()的代碼。

 internal static string GetStackTrace(Exception e, bool needFileInfo)
{
 StackTrace trace;
 if (e == null)
 {
 trace = new StackTrace(needFileInfo);
 }
 else
 {
 trace = new StackTrace(e, needFileInfo);
 }
 return trace.ToString(StackTrace.TraceFormat.Normal);
}

public StackTrace(Exception e, bool fNeedFileInfo)
{
 if (e == null)
 {
 throw new ArgumentNullException("e");
 }
 this.m_iNumOfFrames = 0;
 this.m_iMethodsToSkip = 0;
 this.CaptureStackTrace(0, fNeedFileInfo, null, e);
}

以上是獲取堆棧跟蹤方法的具體實現，此方法主要用戶調試的時候。

3.GetBaseException()獲取基礎異常信息方法。

 [__DynamicallyInvokable]
public virtual Exception GetBaseException()
{
 Exception innerException = this.InnerException;
 Exception exception2 = this;
 while (innerException != null)
 {
 exception2 = innerException;
 innerException = innerException.InnerException;
 }
 return exception2;
}

InnerException屬性是內在異常，這是一個虛方法，在這里被重寫。具體看一下InnerException屬性。

[__DynamicallyInvokable]
public Exception InnerException
{
 [__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline this type of method across NGen image boundaries")]
 get
 {
 return this._innerException;
 }
}

4.ToString()將異常信息格式化。

private string ToString(bool needFileLineInfo, bool needMessage)
{
 string className;
 string str = needMessage ? this.Message : null;
 if ((str == null) || (str.Length <= 0))
 {
 className = this.GetClassName();
 }
 else
 {
 className = this.GetClassName() + ": " + str;
 }
 if (this._innerException != null)
 {
 className = className + " ---> " + this._innerException.ToString(needFileLineInfo, needMessage) + Environment.NewLine + " " + Environment.GetRuntimeResourceString("Exception_EndOfInnerExceptionStack");
 }
 string stackTrace = this.GetStackTrace(needFileLineInfo);
 if (stackTrace != null)
 {
 className = className + Environment.NewLine + stackTrace;
 }
 return className;
}

在此方法中，將獲取的異常信息進行格式化為字符串，this.GetClassName() 獲取異常類的相關信息。

以上我們注意到[__DynamicallyInvokable]定制屬性，我們看一下具體的實現代碼：

[TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline this type of method across NGen image boundaries")]
public __DynamicallyInvokableAttribute()
{
}

以上我們主要注釋部分，”圖像邊界“這個屬性的相關信息，請參見《CLR via C#》,這里就不做具體的介紹。

四.總結：

以上在對異常的介紹中，主要介紹了CLR的異常處理機制，一些較為通用的異常代碼，以及對Exception類的介紹。在實際的項目中，我們一般不要將異常直接拋出給客戶，我們在編寫程序時，已經考慮程序的容錯性，在程序捕獲到異常后，盡量去恢復程序，或者將異常信息寫入日志，讓程序進入錯誤頁。如果出現比較嚴重的異常，最后將異常拋出，終止程序。

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