關(guān)于.NET異常處理的思考總結(jié)

更新時(shí)間：2016年12月27日 11:19:22 作者：彭澤0902

這篇文章主要介紹了關(guān)于.NET異常處理的思考總結(jié)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下。

年關(guān)將至，對(duì)于大部分程序員來說，馬上就可以閑下來一段時(shí)間了，然而在這個(gè)閑暇的時(shí)間里，唯有爭論哪門語言更好可以消磨時(shí)光，估計(jì)最近會(huì)有很多關(guān)于java與.net的博文出現(xiàn)，我表示要作為一個(gè)吃瓜群眾，靜靜的看著大佬們發(fā)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(xiàng)目開發(fā)中，對(duì)于系統(tǒng)和代碼的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性都是有對(duì)應(yīng)的要求。實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目中的代碼與樣例代碼的區(qū)別，更多的是在代碼的運(yùn)行的穩(wěn)定性、容錯(cuò)性、擴(kuò)展性的比較。因?yàn)閷?duì)于實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能來說，實(shí)現(xiàn)功能的核心代碼是一樣的，可能只是在寫法上優(yōu)化而已，但是在實(shí)現(xiàn)某一個(gè)操作上使用的類來說，這一點(diǎn)是絕大多數(shù)時(shí)候是一樣的。這樣看來，我們?cè)趯?shí)際開發(fā)的過程中，需要考慮的問題比較多，已經(jīng)不僅僅局限于某一具體的功能實(shí)現(xiàn)，更多的是代碼的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性考慮。

以上是在實(shí)際開發(fā)中需要面對(duì)的問題，筆者在最近的博文中，也在考慮這個(gè)異常到底需要怎么去寫，以及異常到底需要怎么去理解，希望對(duì)大家有一個(gè)幫助，也歡迎大家提出自己的想法和意見，分享自己的知識(shí)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(xué)習(xí)，就應(yīng)該知道我們要學(xué)習(xí)的東西是什么，這樣在心里也好有一個(gè)大概的認(rèn)知。異常是指成員沒有完成它的名稱宣稱可以完成的行動(dòng)。在.NET中，構(gòu)造器、獲取和設(shè)置屬性、添加和刪除事件、調(diào)用操作符重載和調(diào)用轉(zhuǎn)換操作符等等都沒有辦法返回錯(cuò)誤代碼，但是在這些構(gòu)造中又需要報(bào)告錯(cuò)誤，那就必須提供異常處理機(jī)制。

在異常的處理中，我們經(jīng)常使用到的三個(gè)塊分別是：try塊；catch塊；finally塊。這三個(gè)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(huì)介紹到。

在異常的處理機(jī)制中，一般有三種選擇：重新拋出相同的異常，向調(diào)用棧高一層的代碼通知該異常的發(fā)生；拋出一個(gè)不同的異常，想調(diào)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(guān)異常的處理方式，有一些指導(dǎo)性的建議。

1.恰當(dāng)?shù)氖褂胒inally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(zhí)行，finall塊一般用來做清理那些已經(jīng)成功啟動(dòng)的操作，然后再返回調(diào)用者或者finally塊之后的代碼。

2.異常捕捉需適當(dāng)：

為什么要適當(dāng)?shù)牟蹲疆惓Ｄ兀咳缦麓a，因?yàn)槲覀儾荒苁裁串惓６既ゲ蹲?，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(yù)見會(huì)發(fā)生的異常，我們就沒有辦法去處理這些異常。

如果應(yīng)用程序代碼拋出一個(gè)異常，應(yīng)用程序的另一端則可能預(yù)期要捕捉這個(gè)異常，因此不能寫成一個(gè)”大小通吃“的異常塊，應(yīng)該允許該異常在調(diào)用棧中向上移動(dòng)，讓應(yīng)用程序代碼針對(duì)性地處理這個(gè)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(huì)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(chuàng)建注冊(cè)表錯(cuò)誤" + ex);
    throw new Exception(ex.Message,ex);
   }

3.從異常中恢復(fù)：

我們?cè)诓东@異常后，可以針對(duì)性的寫一些異?；謴?fù)的代碼，可以讓程序繼續(xù)運(yùn)行。在捕獲異常時(shí)，需要捕獲具體的異常，充分的掌握在什么情況下會(huì)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(tài)：

一般情況下，我們完成一個(gè)操作或者一個(gè)方法時(shí)，需要調(diào)用幾個(gè)方法組合完成，在執(zhí)行的過程中會(huì)出現(xiàn)前面幾個(gè)方法完成，后面的方法發(fā)生異常。發(fā)生不可恢復(fù)的異常時(shí)回滾部分完成的操作，因?yàn)槲覀冃枰謴?fù)信息，所有我們?cè)诓东@異常時(shí)，需要捕獲所有的異常信息。

5.隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)來維持契約：

有時(shí)可能需要捕捉一個(gè)異常并重新拋出一個(gè)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(yīng)該是一個(gè)具體的異常?？慈缦麓a：

FileStream fs = null;
   try
   {
    fs = FileStream();
    
   }
   catch (FileNotFoundException e)
   {
　　　　　　　　　　//拋出一個(gè)不同的異常，將異常信息包含在其中，并將原來的異常設(shè)置為內(nèi)部異常
    throw new NameNotFoundException();
   }
   catch (IOException e)
   {
 
    //拋出一個(gè)不同的異常，將異常信息包含在其中，并將原來的異常設(shè)置為內(nèi)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(yīng)該讓拋出的所有異常都沿著方法的調(diào)用棧向上傳遞，而不是把他們”吞噬“了之后拋出一個(gè)新的異常。如果一個(gè)類型構(gòu)造器拋出一個(gè)異常，而且該異常未在類型構(gòu)造器方法中捕獲，CLR就會(huì)在內(nèi)部捕獲該異常，并改為拋出一個(gè)新的TypeInitialztionException。

二.DotNET異常的常用處理機(jī)制：

在代碼發(fā)生異常后，我們需要去處理這個(gè)異常，如果一個(gè)異常沒有得到及時(shí)的處理，CLR會(huì)終止進(jìn)程。在異常的處理中，我們可以在一個(gè)線程捕獲異常，在另一個(gè)線程中重新拋出異常。異常拋出時(shí)，CLR會(huì)在調(diào)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(fā)生一個(gè)未處理異常。CLR檢測到進(jìn)程中的任何線程有一個(gè)位處理異常，都會(huì)終止進(jìn)程。

1.異常處理塊：

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

(2).catch塊：包含的是響應(yīng)一個(gè)異常需要執(zhí)行的代碼。catch關(guān)鍵字后的圓括號(hào)中的表達(dá)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(gè)匹配的catch塊，所以應(yīng)該教具體的異常放在頂部。一旦CLR找到一個(gè)具有匹配捕獲類型的catch塊，就會(huì)執(zhí)行內(nèi)層所有finally塊中的代碼，”內(nèi)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?yàn)槿绻覀冊(cè)诓东@Exception異常后，沒有及時(shí)的處理或者終止程序，這一異?？赡軐?duì)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(xiàn)較大的異常，我們沒有及時(shí)的處理，造成的問題是巨大的。

(3).finally塊：包含的代碼是保證會(huì)執(zhí)行的代碼。finally塊的所有代碼執(zhí)行完畢后，線程退出finally塊，執(zhí)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(gè)catch塊之后的語句開始執(zhí)行。

備注：異常塊可以組合和嵌套，對(duì)于三個(gè)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(shí)候再次出現(xiàn)未處理的異常，以上這些就不再贅述。

2.異常處理實(shí)例：

(1).異常處理擴(kuò)展方法：

  /// <summary>
  /// 格式化異常消息
  /// </summary>
  /// <param name="e">異常對(duì)象</param>
  /// <param name="isHideStackTrace">是否隱藏異常規(guī)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(nèi)部異常：", appString));
     count++;
    }
    e = e.InnerException;
   }
   return sb.ToString();
  }

(2).驗(yàn)證異常：

  /// <summary>
  /// 檢查字符串是空的或空的，并拋出一個(gè)異常
  /// </summary>
  /// <param name="val">值測試</param>
  /// <param name="paramName">參數(shù)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(qǐng)檢查參數(shù)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(shù)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(shù)不是無效，并拋出一個(gè)異常
  /// </summary>
  /// <param name="param">檢查值</param>
  /// <param name="paramName">參數(shù)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(qǐng)檢查參數(shù)1不同于參數(shù)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(gè)整數(shù)值是正的（0或更大）
  /// </summary>
  /// <param name="val">整數(shù)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(kuò)展操作:

  /// <summary>
  ///  對(duì)某對(duì)象執(zhí)行指定功能與后續(xù)功能，并處理異常情況
  /// </summary>
  /// <typeparam name="T">對(duì)象類型</typeparam>
  /// <param name="source">值</param>
  /// <param name="action">要對(duì)值執(zhí)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(zhí)行的功能代碼</param>
  /// <returns>主功能代碼是否順利執(zhí)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(duì)某對(duì)象執(zhí)行指定功能，并處理異常情況
  /// </summary>
  /// <typeparam name="T">對(duì)象類型</typeparam>
  /// <param name="source">值</param>
  /// <param name="action">要對(duì)值執(zhí)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(zhí)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(duì)某對(duì)象執(zhí)行指定功能，并處理異常情況與返回值
  /// </summary>
  /// <typeparam name="T">對(duì)象類型</typeparam>
  /// <typeparam name="TResult">返回值類型</typeparam>
  /// <param name="source">值</param>
  /// <param name="func">要對(duì)值執(zhí)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(zhí)行的功能代碼</param>
  /// <returns>功能代碼的返回值，如果出現(xiàn)異常，則返回對(duì)象類型的默認(rèn)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(duì)某對(duì)象執(zhí)行指定功能，并處理異常情況與返回值
  /// </summary>
  /// <typeparam name="T">對(duì)象類型</typeparam>
  /// <typeparam name="TResult">返回值類型</typeparam>
  /// <param name="source">值</param>
  /// <param name="func">要對(duì)值執(zhí)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(xiàn)異常，則返回對(duì)象類型的默認(rèn)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(fā)者對(duì)于三個(gè)塊的使用都有一個(gè)認(rèn)識(shí)，就不再做重復(fù)的介紹。

三.DotNET的Exception類分析：

CLR允許異常拋出任何類型的實(shí)例，這里我們介紹一個(gè)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g(shù)et屬性，所以message是只讀屬性。GetClassName()獲取異常的類。GetRuntimeResourceString()獲取運(yùn)行時(shí)資源字符串。

2.StackTrace屬性：包含拋出異常之前調(diào)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(huán)境限制，PermissionState.Unrestricted設(shè)置權(quán)限狀態(tài)，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(shí)現(xiàn)，此方法主要用戶調(diào)試的時(shí)候。

3.GetBaseException()獲取基礎(chǔ)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(nèi)在異常，這是一個(gè)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(jìn)行格式化為字符串，this.GetClassName() 獲取異常類的相關(guān)信息。

以上我們注意到[__DynamicallyInvokable]定制屬性，我們看一下具體的實(shí)現(xiàn)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(gè)屬性的相關(guān)信息，請(qǐng)參見《Via CLR c#》,這里就不做具體的介紹。

四.總結(jié)：

以上在對(duì)異常的介紹中，主要介紹了CLR的異常處理機(jī)制，一些較為通用的異常代碼，以及對(duì)Exception類的介紹。在實(shí)際的項(xiàng)目中，我們一般不要將異常直接拋出給客戶，我們?cè)诰帉懗绦驎r(shí)，已經(jīng)考慮程序的容錯(cuò)性，在程序捕獲到異常后，盡量去恢復(fù)程序，或者將異常信息寫入日志，讓程序進(jìn)入錯(cuò)誤頁。如果出現(xiàn)比較嚴(yán)重的異常，最后將異常拋出，終止程序。

希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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