1. 前言
最近这段时间正开发一个店铺管理系统，这个项目定位于给中小型店铺使用的软件系统。简单的说，它处理商品的进货，销售，退货等功能。软件虽小，五脏俱全，里面涉及的技术跟大型应用软件其实差别也不大，其中有加密、数据访问、异常处理、日志、验证、ORM、依赖注入等。
本篇文章主要介绍C#语言的异常处理方面的内容，其中包含的主要内容：
- 什么是异常？异常的特点？
- 异常处理的基础知识。
- 引发和捕捉异常的处理准则。
- 避免与异常相关的性能问题的两种设计模式。
- 微软企业库异常处理模块。
2. 异常概述
- 在应用程序遇到异常情况（如被零除情况或内存不足警告）时，就会产生异常。
- 在可能引发异常的语句周围使用 try 块。
- try 块中发生异常后，控制流会立即跳转到关联的异常处理程序（如果存在）。
- 如果给定异常没有异常处理程序，则程序将停止执行，并显示一条错误消息。
- 如果 catch 块定义了一个异常变量，则可以使用它来获取有关所发生异常的类型的更多信息。
- 可能导致异常的操作通过 try 关键字来执行。
- 异常处理程序是在异常发生时执行的代码块。在 C# 中，catch 关键字用于定义异常处理程序。
- 程序可以使用 throw 关键字显式地引发异常。
- 异常对象包含有关错误的详细信息，比如调用堆栈的状态以及有关错误的文本说明。
- 即使引发了异常，finally 块中的代码也会执行，从而使程序可以释放资源。
3. 异常处理基础知识
3.1. 如何：使用 Try/Catch 块捕捉异常
将可能引发异常的代码节放在 Try 块中，而将处理异常的代码放在 Catch 块中。Catch 块是一系列以关键字 catch 开头的语句，语句后跟异常类型和要执行的操作。
下面的代码示例使用 Try/Catch 块捕捉可能的异常。Main 方法包含带有 StreamReader 语句的 Try 块，该语句打开名为 data.txt 的数据文件并从该文件写入字符串。Try 块后面是 Catch 块，该块捕捉 Try 块产生的任何异常。
using System;
using System.IO;
using System.Security.Permissions;
// Security permission request.
[assembly:FileIOPermissionAttribute(SecurityAction.RequestMinimum, All = @"c:\data.txt")]
public class ProcessFile {
public static void Main() {
try {
StreamReader sr = File.OpenText("data.txt");
Console.WriteLine("The first line of this file is {0}", sr.ReadLine());
}
catch(Exception e) {
Console.WriteLine("An error occurred: '{0}'", e);
}
}
}
3.2. 如何：在 Catch 块中使用特定异常
发生异常时，异常沿堆栈向上传递，每个 Catch 块都有机会处理它。Catch 语句的顺序很重要。将针对特定异常的 Catch 块放在常规异常 Catch 块的前面，否则编译器可能会发出错误。确定正确 Catch 块的方法是将异常的类型与 Catch 块中指定的异常名称进行匹配。如果没有特定的 Catch 块，则由可能存在的常规 Catch 块捕捉异常。
下面的代码示例使用 try/catch 块捕获 InvalidCastException。该示例创建一个名为 Employee 的类，它带有一个属性：职员级别 (Emlevel)。PromoteEmployee 方法取得对象并增加职员级别。将 DateTime 实例传递给 PromoteEmployee 方法时，发生 InvalidCastException。
using System;
public class Employee
{
//Create employee level property.
public int Emlevel
{
get
{
return(emlevel);
}
set
{
emlevel = value;
}
}
int emlevel;
}
public class Ex13
{
public static void PromoteEmployee(Object emp)
{
//Cast object to Employee.
Employee e = (Employee) emp;
// Increment employee level.
e.Emlevel = e.Emlevel + 1;
}
public static void Main()
{
try
{
Object o = new Employee();
DateTime newyears = new DateTime(2001, 1, 1);
//Promote the new employee.
PromoteEmployee(o);
//Promote DateTime; results in InvalidCastException as newyears is not an employee instance.
PromoteEmployee(newyears);
}
catch (InvalidCastException e)
{
Console.WriteLine("Error passing data to PromoteEmployee method. " + e);
}
}
}
3.3. 如何：显式引发异常
可以使用 throw 语句显式引发异常。还可以使用 throw 语句再次引发捕获的异常。较好的编码做法是，向再次引发的异常添加信息以在调试时提供更多信息。
下面的代码示例使用 try/catch 块捕获可能的 FileNotFoundException。try 块后面是 catch 块，catch 块捕获 FileNotFoundException，如果找不到数据文件，则向控制台写入消息。下一条语句是 throw 语句，该语句引发新的 FileNotFoundException 并向该异常添加文本信息。
using System;
using System.IO;
public class ProcessFile
{
public static void Main()
{
FileStream fs = null;
try
{
//Opens a text tile.
fs = new FileStream(@"C:\temp\data.txt", FileMode.Open);
StreamReader sr = new StreamReader(fs);
string line;
//A value is read from the file and output to the console.
line = sr.ReadLine();
Console.WriteLine(line);
}
catch(FileNotFoundException e)
{
Console.WriteLine("[Data File Missing] {0}", e);
throw new FileNotFoundException(@"data.txt not in c:\temp directory]",e);
}
finally
{
if (fs != null)
fs.Close();
}
}
}
3.4. 如何：使用 Finally 块
异常发生时，执行将终止，并且控制交给最近的异常处理程序。这通常意味着不执行希望总是调用的代码行。有些资源清理（如关闭文件）必须总是执行，即使有异常发生。为实现这一点，可以使用 Finally 块。Finally 块总是执行，不论是否有异常发生。
下面的代码示例使用 try/catch 块捕获 ArgumentOutOfRangeException。Main 方法创建两个数组并试图将一个数组复制到另一个数组。该操作生成 ArgumentOutOfRangeException，同时错误被写入控制台。Finally 块执行，不论复制操作的结果如何。
using System;
class ArgumentOutOfRangeExample
{
static public void Main()
{
int[] array1={0,0};
int[] array2={0,0};
try
{
Array.Copy(array1,array2,-1);
}
catch (ArgumentOutOfRangeException e)
{
Console.WriteLine("Error: {0}",e);
}
finally
{
Console.WriteLine("This statement is always executed.");
}
}
}
4. 异常设计准则
4.1. 异常引发
- 不要返回错误代码。异常是报告框架中的错误的主要手段。
- 尽可能不对正常控制流使用异常。除了系统故障及可能导致争用状态的操作之外，框架设计人员还应设计一些 API 以便用户可以编写不引发异常的代码。例如，可以提供一种在调用成员之前检查前提条件的方法，以便用户可以编写不引发异常的代码。
- 不要包含可以根据某一选项引发或不引发异常的公共成员。
- 不要包含将异常作为返回值或输出参数返回的公共成员。
- 考虑使用异常生成器方法。从不同的位置引发同一异常会经常发生。为了避免代码膨胀，请使用帮助器方法创建异常并初始化其属性。
- 避免从 finally 块中显式引发异常。可以接受因调用引发异常的方法而隐式引发的异常。
4.2. 异常处理
- 不要通过在框架代码中捕捉非特定异常（如 System.Exception、System.SystemException 等）来处理错误。
- 避免通过在应用程序代码中捕捉非特定异常（如 System.Exception、System.SystemException 等）来处理错误。某些情况下，可以在应用程序中处理错误，但这种情况极。
- 如果捕捉异常是为了传输异常，则不要排除任何特殊异常。
- 如果了解特定异常在给定上下文中引发的条件，请考虑捕捉这些异常。
- 不要过多使用 catch。通常应允许异常在调用堆栈中往上传播。
- 使用 try-finally 并避免将 try-catch 用于清理代码。在书写规范的异常代码中，try-finally 远比 try-catch 更为常用。
- 捕捉并再次引发异常时，首选使用空引发。这是保留异常调用堆栈的最佳方式。
- 不要使用无参数 catch 块来处理不符合 CLS 的异常（不是从 System.Exception 派生的异常）。支持不是从 Exception 派生的异常的语言可以处理这些不符合 CLS 的异常。
5. 两种设计模式
5.1. Tester-Doer 模式
Doer 部分
public class Doer
{
public static void ProcessMessage(string message)
{
if (message == null)
{
throw new ArgumentNullException("message");
}
}
}
Tester部分
public class Tester
{
public static void TesterDoer(ICollection<string> messages)
{
foreach (string message in messages)
{
if (message != null)
{
Doer.ProcessMessage(message);
}
}
}
}
5.2. TryParse 模式
TryParse 方法类似于 Parse 方法，不同之处在于 TryParse 方法在转换失败时不引发异常。
Parse方法
public void Do()
{
string s = “a”;
double d;
try
{
d = Double.Parse(s);
}
catch (Exception ex)
{
d = 0;
}
}
TryParse方法
public void TryDo()
{
string s = "a";
double d;
if (double.TryParse(s, out d) == false)
{
d = 0;
}
}
6. 微软企业库异常处理模块
6.1. 创建自定义异常包装类
public class BusinessLayerException : ApplicationException
{
public BusinessLayerException() : base()
{
}
public BusinessLayerException(string message) : base(message)
{
}
public BusinessLayerException(string message, Exception exception) :
base(message, exception)
{
}
protected BusinessLayerException(SerializationInfo info, StreamingContext context) :
base(info, context)
{
}
}
6.2. 配置异常处理
<add name="Wrap Policy">
<exceptionTypes>
<add type="System.Data.DBConcurrencyException, System.Data, Version=2.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089"
postHandlingAction="ThrowNewException" name="DBConcurrencyException">
<exceptionHandlers>
<add exceptionMessage="Wrapped Exception: A recoverable error occurred while attempting to access the database."
exceptionMessageResourceType="" wrapExceptionType="ExceptionHandlingQuickStart.BusinessLayer.BusinessLayerException, ExceptionHandlingQuickStart.BusinessLayer"
type="Microsoft.Practices.EnterpriseLibrary.ExceptionHandling.WrapHandler, Microsoft.Practices.EnterpriseLibrary.ExceptionHandling, Version=3.1.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a"
name="Wrap Handler" />
</exceptionHandlers>
</add>
</exceptionTypes>
</add>
6.3. 编写代码
public bool ProcessWithWrap()
{
try
{
this.ProcessB();
}
catch(Exception ex)
{
// Quick Start is configured so that the Wrap Policy will
// log the exception and then recommend a rethrow.
bool rethrow = ExceptionPolicy.HandleException(ex, "Wrap Policy");
if (rethrow)
{
throw;
}
}
return true;
}