1. 前言
最近這段時間正開發一個店鋪管理系統，這個項目定位於給中小型店鋪使用的軟件系統。簡單的說，它處理商品的進貨，銷售，退貨等功能。軟件雖小，五臟俱全，里面涉及的技術跟大型應用軟件其實差別也不大，其中有加密、數據訪問、異常處理、日志、驗證、ORM、依賴注入等。
本篇文章主要介紹C#語言的異常處理方面的內容，其中包含的主要內容：
- 什么是異常？異常的特點？
- 異常處理的基礎知識。
- 引發和捕捉異常的處理准則。
- 避免與異常相關的性能問題的兩種設計模式。
- 微軟企業庫異常處理模塊。
2. 異常概述
- 在應用程序遇到異常情況（如被零除情況或內存不足警告）時，就會產生異常。
- 在可能引發異常的語句周圍使用 try 塊。
- try 塊中發生異常后，控制流會立即跳轉到關聯的異常處理程序（如果存在）。
- 如果給定異常沒有異常處理程序，則程序將停止執行，並顯示一條錯誤消息。
- 如果 catch 塊定義了一個異常變量，則可以使用它來獲取有關所發生異常的類型的更多信息。
- 可能導致異常的操作通過 try 關鍵字來執行。
- 異常處理程序是在異常發生時執行的代碼塊。在 C# 中，catch 關鍵字用於定義異常處理程序。
- 程序可以使用 throw 關鍵字顯式地引發異常。
- 異常對象包含有關錯誤的詳細信息，比如調用堆棧的狀態以及有關錯誤的文本說明。
- 即使引發了異常，finally 塊中的代碼也會執行，從而使程序可以釋放資源。
3. 異常處理基礎知識
3.1. 如何：使用 Try/Catch 塊捕捉異常
將可能引發異常的代碼節放在 Try 塊中，而將處理異常的代碼放在 Catch 塊中。Catch 塊是一系列以關鍵字 catch 開頭的語句，語句后跟異常類型和要執行的操作。
下面的代碼示例使用 Try/Catch 塊捕捉可能的異常。Main 方法包含帶有 StreamReader 語句的 Try 塊，該語句打開名為 data.txt 的數據文件並從該文件寫入字符串。Try 塊后面是 Catch 塊，該塊捕捉 Try 塊產生的任何異常。
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 塊中使用特定異常
發生異常時，異常沿堆棧向上傳遞，每個 Catch 塊都有機會處理它。Catch 語句的順序很重要。將針對特定異常的 Catch 塊放在常規異常 Catch 塊的前面，否則編譯器可能會發出錯誤。確定正確 Catch 塊的方法是將異常的類型與 Catch 塊中指定的異常名稱進行匹配。如果沒有特定的 Catch 塊，則由可能存在的常規 Catch 塊捕捉異常。
下面的代碼示例使用 try/catch 塊捕獲 InvalidCastException。該示例創建一個名為 Employee 的類，它帶有一個屬性：職員級別 (Emlevel)。PromoteEmployee 方法取得對象並增加職員級別。將 DateTime 實例傳遞給 PromoteEmployee 方法時，發生 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：顯式引發異常
可以使用 throw 語句顯式引發異常。還可以使用 throw 語句再次引發捕獲的異常。較好的編碼做法是，向再次引發的異常添加信息以在調試時提供更多信息。
下面的代碼示例使用 try/catch 塊捕獲可能的 FileNotFoundException。try 塊后面是 catch 塊，catch 塊捕獲 FileNotFoundException，如果找不到數據文件，則向控制台寫入消息。下一條語句是 throw 語句，該語句引發新的 FileNotFoundException 並向該異常添加文本信息。
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 塊
異常發生時，執行將終止，並且控制交給最近的異常處理程序。這通常意味着不執行希望總是調用的代碼行。有些資源清理（如關閉文件）必須總是執行，即使有異常發生。為實現這一點，可以使用 Finally 塊。Finally 塊總是執行，不論是否有異常發生。
下面的代碼示例使用 try/catch 塊捕獲 ArgumentOutOfRangeException。Main 方法創建兩個數組並試圖將一個數組復制到另一個數組。該操作生成 ArgumentOutOfRangeException，同時錯誤被寫入控制台。Finally 塊執行，不論復制操作的結果如何。
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. 異常設計准則
4.1. 異常引發
- 不要返回錯誤代碼。異常是報告框架中的錯誤的主要手段。
- 盡可能不對正常控制流使用異常。除了系統故障及可能導致爭用狀態的操作之外，框架設計人員還應設計一些 API 以便用戶可以編寫不引發異常的代碼。例如，可以提供一種在調用成員之前檢查前提條件的方法，以便用戶可以編寫不引發異常的代碼。
- 不要包含可以根據某一選項引發或不引發異常的公共成員。
- 不要包含將異常作為返回值或輸出參數返回的公共成員。
- 考慮使用異常生成器方法。從不同的位置引發同一異常會經常發生。為了避免代碼膨脹，請使用幫助器方法創建異常並初始化其屬性。
- 避免從 finally 塊中顯式引發異常。可以接受因調用引發異常的方法而隱式引發的異常。
4.2. 異常處理
- 不要通過在框架代碼中捕捉非特定異常（如 System.Exception、System.SystemException 等）來處理錯誤。
- 避免通過在應用程序代碼中捕捉非特定異常（如 System.Exception、System.SystemException 等）來處理錯誤。某些情況下，可以在應用程序中處理錯誤，但這種情況極。
- 如果捕捉異常是為了傳輸異常，則不要排除任何特殊異常。
- 如果了解特定異常在給定上下文中引發的條件，請考慮捕捉這些異常。
- 不要過多使用 catch。通常應允許異常在調用堆棧中往上傳播。
- 使用 try-finally 並避免將 try-catch 用於清理代碼。在書寫規范的異常代碼中，try-finally 遠比 try-catch 更為常用。
- 捕捉並再次引發異常時，首選使用空引發。這是保留異常調用堆棧的最佳方式。
- 不要使用無參數 catch 塊來處理不符合 CLS 的異常（不是從 System.Exception 派生的異常）。支持不是從 Exception 派生的異常的語言可以處理這些不符合 CLS 的異常。
5. 兩種設計模式
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 方法類似於 Parse 方法，不同之處在於 TryParse 方法在轉換失敗時不引發異常。
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. 微軟企業庫異常處理模塊
6.1. 創建自定義異常包裝類
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. 配置異常處理
<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. 編寫代碼
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;
}
6.4. 參考
- Enterprise Library Step By Step系列：異常處理應用程序塊—入門篇
- Enterprise Library Step By Step系列：異常處理應用程序塊—進階篇
- Enterprise Library 2.0 Hands On Lab 翻譯：異常應用程序塊（一）
- Enterprise Library 2.0 Hands On Lab 翻譯：異常應用程序塊（二）