分析.NET的異常處理

這篇文章主要介紹了關於.NET異常處理的思考總結，具有一定的參考價值，感興趣的小夥伴們可以參考一下。

年關將至，對於大部分程式員來說，馬上就可以閑下來一段時間了，然而在這個閑暇的時間裡，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於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，這裡就不再廢話了，還是切入正題吧。

在項目開發中，對於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範例代碼的區別，更多的是在代碼的啟動並執行穩定性、容錯性、擴充性的比較。因為對於實現一個功能來說，實現功能的核心代碼是一樣的，可能只是在寫法上最佳化而已，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，已經不僅僅局限於某一具體的功能實現，更多的是代碼的穩定性和擴充性考慮。

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麼去寫，以及異常到底需要怎麼去理解，希望對大家有一個協助，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，我們就需要知道什麼叫做異常，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麼，這樣在心裡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、擷取和設定屬性、添加和刪除事件、叫用作業符重載和調用轉換操作符等等都沒有辦法返回錯誤碼，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資訊；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麼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，然後再返回調用者或者finally塊之後的代碼。

2.異常捕捉需適當：

為什麼要適當的捕捉異常呢？如下代碼，因為我們不能什麼異常都去捕捉，在捕獲異常後，我們需要去處理這些異常，如果我們將所有的異常都捕捉後，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。

如果應用程式代碼拋出一個異常，應用程式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，讓應用程式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。至於原因在後面會講解到。

   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("建立註冊表錯誤" + ex);    throw new Exception(ex.Message,ex);   }

3.從異常中恢複：

我們在捕獲異常後，可以針對性的寫一些異常恢複的代碼，可以讓程式繼續運行。在捕獲異常時，需要捕獲具體的異常，充分的掌握在什麼情況下會拋出異常，並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，後面的方法發生異常。發生不可恢複的異常時復原部分完成的操作，因為我們需要恢複資訊，所有我們在捕獲異常時，需要捕獲所有的異常資訊。

5.隱藏實現細節來維持契約：

有時可能需要捕捉一個異常並重新拋出一個不同的異常，這樣可以維繫方法的契約，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，將異常資訊包含在其中，並將原來的異常設定為內部異常    throw new NameNotFoundException();   }   catch (IOException e)   {     //拋出一個不同的異常，將異常資訊包含在其中，並將原來的異常設定為內部異常    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“了之後拋出一個新的異常。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，並改為拋出一個新的TypeInitialztionException。

二.DotNET異常的常用處理機制：

在代碼發生異常後，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會在調用棧中向上尋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複，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關鍵字後的圓括弧中的運算式是捕獲類型。捕獲類型從System.Exception或者其衍生類別指定。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捕捉異常後，可以採用在catch塊的末尾重新拋出異常，因為如果我們在捕獲Exception異常後，沒有及時的處理或者終止程式，這一異常可能對程式造成很大的安全隱患，Exception類是所有異常的基類，可以捕獲程式中所有的異常，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後，線程退出finally塊，執行緊跟在finally塊之後的語句。如果不存在finally塊，線程將從最後一個catch塊之後的語句開始執行。

備忘：異常塊可以組合和嵌套，對於三個異常塊的範例，在這裡就不做介紹，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.異常處理執行個體：

(1).異常處理擴充方法：

  /// <summary>  /// 格式化異常訊息  /// </summary>  /// <param name="e">異常對象</param>  /// <param name="isHideStackTrace">是否隱藏異常規模資訊</param>  /// <returns>格式化後的異常資訊字串</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}異常訊息：{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>  /// 檢查字串是空的或空的，並拋出一個異常  /// </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，並拋出異常  /// </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，並拋出一個異常  /// </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不同於參數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擴充操作:

  /// <summary>  ///  對某對象執行指定功能與後續功能，並處理異常情況  /// </summary>  /// <typeparam name="T">物件類型</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">主功能代碼成功後執行的功能代碼</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，並處理異常情況  /// </summary>  /// <typeparam name="T">物件類型</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，並處理異常情況與傳回值  /// </summary>  /// <typeparam name="T">物件類型</typeparam>  /// <typeparam name="TResult">傳回值類型</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">主功能代碼成功後執行的功能代碼</param>  /// <returns>功能代碼的傳回值，如果出現異常，則返回物件類型的預設值</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，並處理異常情況與傳回值  /// </summary>  /// <typeparam name="T">物件類型</typeparam>  /// <typeparam name="TResult">傳回值類型</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>功能代碼的傳回值，如果出現異常，則返回物件類型的預設值</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，主要是一般的開發人員對於三個塊的使用都有一個認識，就不再做重複的介紹。

三.DotNET的Exception類分析：

CLR允許異常拋出任何類型的執行個體，這裡我們介紹一個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是唯讀屬性。GetClassName()擷取異常的類。GetRuntimeResourceString()擷取運行時資源字串。

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()用於環境限制，PermissionState.Unrestricted設定許可權狀態，GetStackTrace()擷取堆疊追蹤，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);}

以上是擷取堆疊追蹤方法的具體實現，此方法主要使用者調試的時候。

3.GetBaseException()擷取基礎異常資訊方法。

[__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，在這裡被重寫。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()將異常資訊格式化。

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，將擷取的異常資訊進行格式化為字串，this.GetClassName() 擷取異常類的相關資訊。

以上我們注意到[__DynamicallyInvokable]定製屬性，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，”映像邊界“這個屬性的相關資訊，請參見《Via CLR c#》,這裡就不做具體的介紹。

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，我們在編寫程式時，已經考慮程式的容錯性，在程式捕獲到異常後，盡量去恢複程式，或者將異常資訊寫入日誌，讓程式進入錯誤頁。如果出現比較嚴重的異常，最後將異常拋出，終止程式。