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关于.NET异常处理的思考
2016-12-21 | 阅:  转:  |  分享 
  
关于.NET异常处理的思考



年关将至,对于大部分程序员来说,马上就可以闲下来一段时间了,然而在这个闲暇的时间里,唯有争论哪门语言更好可以消磨时光,估计最近会有很多关于java与.net的博文出现,我表示要作为一个吃瓜群众,静静的看着大佬们发表心情。



以上的废话说的够多了,这里就不再废话了,还是切入正题吧。



在项目开发中,对于系统和代码的稳定性和容错性都是有对应的要求。实际开发项目中的代码与样例代码的区别,更多的是在代码的运行的稳定性、容错性、扩展性的比较。因为对于实现一个功能来说,实现功能的核心代码是一样的,可能只是在写法上优化而已,但是在实现某一个操作上使用的类来说,这一点是绝大多数时候是一样的。这样看来,我们在实际开发的过程中,需要考虑的问题比较多,已经不仅仅局限于某一具体的功能实现,更多的是代码的稳定性和扩展性考虑。



以上是在实际开发中需要面对的问题,笔者在最近的博文中,也在考虑这个异常到底需要怎么去写,以及异常到底需要怎么去理解,在博文中,也有不少的园友对异常的写法和处理提出了自己的意见,在这里我就写一下自己的一些理解,可能写的比较浅显和粗略,但是只当是一个引子,可以引出大佬们来谈谈自己的实际项目经验。希望对大家有一个帮助,也欢迎大家提出自己的想法和意见,分享自己的知识和见解。



一.DotNET异常的概述:



谈到异常,我们就需要知道什么叫做异常,万事万物如果我们想去学习,就应该知道我们要学习的东西是什么,这样在心里也好有一个大概的认知。异常是指成员没有完成它的名称宣称可以完成的行动。在.NET中,构造器、获取和设置属性、添加和删除事件、调用操作符重载和调用转换操作符等等都没有办法返回错误代码,但是在这些构造中又需要报告错误,那就必须提供异常处理机制。



在异常的处理中,我们经常使用到的三个块分别是:try块;catch块;finally块。这三个块可以一起使用,也可以不写catch块使用,异常处理块可以嵌套使用,具体的方法在下面会介绍到。



在异常的处理机制中,一般有三种选择:重新抛出相同的异常,向调用栈高一层的代码通知该异常的发生;抛出一个不同的异常,想调用栈高一层代码提供更丰富的异常信息;让线程从catch块的底部退出。



有关异常的处理方式,有一些指导性的建议。



1.恰当的使用finally块:



finally块可以保证不管线程抛出什么类型的异常都可以被执行,finall块一般用来做清理那些已经成功启动的操作,然后再返回调用者或者finally块之后的代码。



2.异常捕捉需适当:



为什么要适当的捕捉异常呢?如下代码,因为我们不能什么异常都去捕捉,在捕获异常后,我们需要去处理这些异常,如果我们将所有的异常都捕捉后,但是没有预见会发生的异常,我们就没有办法去处理这些异常。



如果应用程序代码抛出一个异常,应用程序的另一端则可能预期要捕捉这个异常,因此不能写成一个”大小通吃“的异常块,应该允许该异常在调用栈中向上移动,让应用程序代码针对性地处理这个异常。



在catch块中,可以使用System.Exception捕捉异常,但是最好在catch块末尾重新抛出异常。至于原因在后面会讲解到。



复制代码

try

{

varhkml=GetRegistryKey(rootKey);

varsubkey=hkml.CreateSubKey(subKey);

if(subkey!=null&&keyName!=string.Empty)

subkey.SetValue(keyName,keyValue,RegistryValueKind.String);

}

catch(Exceptionex)

{

Log4Helper.Error("创建注册表错误"+ex);

thrownewException(ex.Message,ex);

}

复制代码

3.从异常中恢复:



我们在捕获异常后,可以针对性的写一些异常恢复的代码,可以让程序继续运行。在捕获异常时,需要捕获具体的异常,充分的掌握在什么情况下会抛出异常,并知道从捕获的异常类型派生出了那些类型。除非在catch块的末尾重新抛出异常,否则不要处理或捕获System.Exception异常。



4.维持状态:



一般情况下,我们完成一个操作或者一个方法时,需要调用几个方法组合完成,在执行的过程中会出现前面几个方法完成,后面的方法发生异常。发生不可恢复的异常时回滚部分完成的操作,因为我们需要恢复信息,所有我们在捕获异常时,需要捕获所有的异常信息。



5.隐藏实现细节来维持契约:



有时可能需要捕捉一个异常并重新抛出一个不同的异常,这样可以维系方法的契约,抛出的心异常类型地应该是一个具体的异常。看如下代码:



复制代码

FileStreamfs=null;

try

{

fs=FileStream();



}

catch(FileNotFoundExceptione)

{

//抛出一个不同的异常,将异常信息包含在其中,并将原来的异常设置为内部异常

thrownewNameNotFoundException();

}

catch(IOExceptione)

{



//抛出一个不同的异常,将异常信息包含在其中,并将原来的异常设置为内部异常

thrownewNameNotFoundException();

}

finally

{

if(fs!=null)

{

fs.close();

}

}

复制代码

以上的代码只是在说明一种处理方式。应该让抛出的所有异常都沿着方法的调用栈向上传递,而不是把他们”吞噬“了之后抛出一个新的异常。如果一个类型构造器抛出一个异常,而且该异常未在类型构造器方法中捕获,CLR就会在内部捕获该异常,并改为抛出一个新的TypeInitialztionException。



二.DotNET异常的常用处理机制:



在代码发生异常后,我们需要去处理这个异常,如果一个异常没有得到及时的处理,CLR会终止进程。在异常的处理中,我们可以在一个线程捕获异常,在另一个线程中重新抛出异常。异常抛出时,CLR会在调用栈中向上查找与抛出的异常类型匹配的catch块。如果没有任何catch块匹配抛出的异常类型,就发生一个未处理异常。CLR检测到进程中的任何线程有一个位处理异常,都会终止进程。



1.异常处理块:



(1).try块:包含代码通常需要执行一些通用的资源清理操作,或者需要从异常中恢复,或者两者都需要。try块还可以包含也许会抛出异常的代码。一个try块至少有一个关联的catch块或finall块。



(2).catch块:包含的是响应一个异常需要执行的代码。catch关键字后的圆括号中的表达式是捕获类型。捕获类型从System.Exception或者其派生类指定。CLR自上而下搜素一个匹配的catch块,所以应该教具体的异常放在顶部。一旦CLR找到一个具有匹配捕获类型的catch块,就会执行内层所有finally块中的代码,”内层finally“是指抛出异常的tey块开始,到匹配异常的catch块之间的所有finally块。



使用System.Exception捕捉异常后,可以采用在catch块的末尾重新抛出异常,因为如果我们在捕获Exception异常后,没有及时的处理或者终止程序,这一异常可能对程序造成很大的安全隐患,Exception类是所有异常的基类,可以捕获程序中所有的异常,如果出现较大的异常,我们没有及时的处理,造成的问题是巨大的。



(3).finally块:包含的代码是保证会执行的代码。finally块的所有代码执行完毕后,线程退出finally块,执行紧跟在finally块之后的语句。如果不存在finally块,线程将从最后一个catch块之后的语句开始执行。



备注:异常块可以组合和嵌套,对于三个异常块的样例,在这里就不做介绍,异常的嵌套可以防止在处理异常的时候再次出现未处理的异常,以上这些就不再赘述。



2.异常处理实例:



(1).异常处理扩展方法:



复制代码

///

///格式化异常消息

///


///异常对象

///是否隐藏异常规模信息

///格式化后的异常信息字符串

publicstaticstringFormatMessage(thisExceptione,boolisHideStackTrace=false)

{

varsb=newStringBuilder();

varcount=0;

varappString=string.Empty;

while(e!=null)

{

if(count>0)

{

appString+="";

}

sb.AppendLine(string.Format("{0}异常消息:{1}",appString,e.Message));

sb.AppendLine(string.Format("{0}异常类型:{1}",appString,e.GetType().FullName));

sb.AppendLine(string.Format("{0}异常方法:{1}",appString,(e.TargetSite==null?null:e.TargetSite.Name)));

sb.AppendLine(string.Format("{0}异常源:{1}",appString,e.Source));

if(!isHideStackTrace&&e.StackTrace!=null)

{

sb.AppendLine(string.Format("{0}异常堆栈:{1}",appString,e.StackTrace));

}

if(e.InnerException!=null)

{

sb.AppendLine(string.Format("{0}内部异常:",appString));

count++;

}

e=e.InnerException;

}

returnsb.ToString();

}

复制代码

(2).验证异常:



复制代码

///

///检查字符串是空的或空的,并抛出一个异常

///


///值测试

///参数检查名称

publicstaticvoidCheckNullOrEmpty(stringval,stringparamName)

{

if(string.IsNullOrEmpty(val))

thrownewArgumentNullException(paramName,"Valuecan''tbenullorempty");

}



///

///请检查参数不是空的或空的,并抛出异常

///


///检查值

///参数名称

publicstaticvoidCheckNullParam(stringparam,stringparamName)

{

if(string.IsNullOrEmpty(param))

thrownewArgumentNullException(paramName,paramName+"can''tbeneithernullnorempty");

}



///

///检查参数不是无效,并抛出一个异常

///


///检查值

///参数名称

publicstaticvoidCheckNullParam(objectparam,stringparamName)

{

if(param==null)

thrownewArgumentNullException(paramName,paramName+"can''tbenull");

}



///

///请检查参数1不同于参数2

///


///值1测试

///nameofvalue1

///value2totest

///nameofvlaue2

publicstaticvoidCheckDifferentsParams(objectparam1,stringparam1Name,objectparam2,stringparam2Name)

{

if(param1==param2){

thrownewArgumentException(param1Name+"can''tbethesameas"+param2Name,

param1Name+"and"+param2Name);

}

}



///

///检查一个整数值是正的(0或更大)

///


///整数测试

publicstaticvoidPositiveValue(intval)

{

if(val<0)

thrownewArgumentException("Thevaluemustbegreaterthanorequalto0.");

}

复制代码

(3).Try-Catch扩展操作:



复制代码

///

///对某对象执行指定功能与后续功能,并处理异常情况

///


///对象类型

///

///要对值执行的主功能代码

///catch中的功能代码

///主功能代码成功后执行的功能代码

///主功能代码是否顺利执行

publicstaticboolTryCatch(thisTsource,Actionaction,ActionfailureAction,

ActionsuccessAction)whereT:class

{

boolresult;

try

{

action(source);

successAction(source);

result=true;

}

catch(Exceptionobj)

{

failureAction(obj);

result=false;

}

returnresult;

}



///

///对某对象执行指定功能,并处理异常情况

///


///对象类型

///

///要对值执行的主功能代码

///catch中的功能代码

///主功能代码是否顺利执行

publicstaticboolTryCatch(thisTsource,Actionaction,ActionfailureAction)whereT:class

{

returnsource.TryCatch(action,

failureAction,

obj=>{});

}



///

///对某对象执行指定功能,并处理异常情况与返回值

///


///对象类型

///返回值类型

///

///要对值执行的主功能代码

///catch中的功能代码

///主功能代码成功后执行的功能代码

///功能代码的返回值,如果出现异常,则返回对象类型的默认值

publicstaticTResultTryCatch(thisTsource,Funcfunc,ActionfailureAction,

ActionsuccessAction)

whereT:class

{

TResultresult;

try

{

varu=func(source);

successAction(source);

result=u;

}

catch(Exceptionobj)

{

failureAction(obj);

result=default(TResult);

}

returnresult;

}



///

///对某对象执行指定功能,并处理异常情况与返回值

///


///对象类型

///返回值类型

///

///要对值执行的主功能代码

///catch中的功能代码

///功能代码的返回值,如果出现异常,则返回对象类型的默认值

publicstaticTResultTryCatch(thisTsource,Funcfunc,ActionfailureAction)

whereT:class

{

returnsource.TryCatch(func,

failureAction,

obj=>{});

}

复制代码

本文没有具体介绍try,catch,finally的使用,而是给出一些比较通用的方法,主要是一般的开发者对于三个块的使用都有一个认识,就不再做重复的介绍。



三.DotNET的Exception类分析:



CLR允许异常抛出任何类型的实例,这里我们介绍一个System.Exception类:



1.Message属性:指出抛出异常的原因。



复制代码

[__DynamicallyInvokable]

publicvirtualstringMessage

{

[__DynamicallyInvokable]

get

{

if(this._message!=null)

{

returnthis._message;

}

if(this._className==null)

{

this._className=this.GetClassName();

}

returnEnvironment.GetRuntimeResourceString("Exception_WasThrown",newobject[]{this._className});

}

}

复制代码

由以上的代码可以看出,Message只具有get属性,所以message是只读属性。GetClassName()获取异常的类。GetRuntimeResourceString()获取运行时资源字符串。



2.StackTrace属性:包含抛出异常之前调用过的所有方法的名称和签名。



复制代码

publicstaticstringStackTrace

{

[SecuritySafeCritical]

get

{

newEnvironmentPermission(PermissionState.Unrestricted).Demand();

returnGetStackwww.baiyuewang.netTrace(null,true);

}

}

复制代码

EnvironmentPermission()用于环境限制,PermissionState.Unrestricted设置权限状态,GetStackTrace()获取堆栈跟踪,具体看一下GetStackTrace()的代码。



复制代码

internalstaticstringGetStackTrace(Exceptione,boolneedFileInfo)

{

StackTracetrace;

if(e==null)

{

trace=newStackTrace(needFileInfo);

}

else

{

trace=newStackTrace(e,needFileInfo);

}

returntrace.ToString(StackTrace.TraceFormat.Normal);

}

复制代码

复制代码

publicStackTrace(Exceptione,boolfNeedFileInfo)

{

if(e==null)

{

thrownewArgumentNullException("e");

}

this.m_iNumOfFrames=0;

this.m_iMethodsToSkip=0;

this.CaptureStackTrace(0,fNeedFileInfo,null,e);

}

复制代码

以上是获取堆栈跟踪方法的具体实现,此方法主要用户调试的时候。



3.GetBaseException()获取基础异常信息方法。



复制代码

[__DynamicallyInvokable]

publicvirtualExceptionGetBaseException()

{

ExceptioninnerException=this.InnerException;

Exceptionexception2=this;

while(innerException!=null)

{

exception2=innerException;

innerException=innerException.InnerException;

}

returnexception2;

}

复制代码

InnerException属性是内在异常,这是一个虚方法,在这里被重写。具体看一下InnerException属性。



复制代码

[__DynamicallyInvokable]

publicExceptionInnerException

{

[__DynamicallyInvokable,TargetedPatchingOptOut("PerformancecriticaltoinlinethistypeofmethodacrossNGenimageboundaries")]

get

{

returnthis._innerException;

}

}

复制代码

4.ToString()将异常信息格式化。



复制代码

privatestringToString(boolneedFileLineInfo,boolneedMessage)

{

stringclassName;

stringstr=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.GetRuntimewww.tt951.comResourceString("Exception_EndOfInnerExceptionStack");

}

stringstackTrace=this.GetStackTrace(needFileLineInfo);

if(stackTrace!=null)

{

className=className+Environment.NewLine+stackTrace;

}

returnclassName;

}

复制代码

在此方法中,将获取的异常信息进行格式化为字符串,this.GetClassName()获取异常类的相关信息。



以上我们注意到[__DynamicallyInvokable]定制属性,我们看一下具体的实现代码:



[TargetedPatchingOptOut("PerformancecriticaltoinlinethistypeofmethodacrossNGenimageboundaries")]

public__DynamicallyInvokableAttribute()

{

}

以上我们主要注释部分,”图像边界“这个属性的相关信息,请参见《ViaCLRc#》,这里就不做具体的介绍。



四.总结:



以上在对异常的介绍中,主要介绍了CLR的异常处理机制,一些较为通用的异常代码,以及对Exception类的介绍。在实际的项目中,我们一般不要将异常直接抛出给客户,我们在编写程序时,已经考虑程序的容错性,在程序捕获到异常后,尽量去恢复程序,或者将异常信息写入日志,让程序进入错误页。如果出现比较严重的异常,最后将异常抛出,终止程序。

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(本文系thedust79首藏)