[C#] C# 知識回顧 - 你真的懂異常（Exception）嗎？

本文轉載自查看原文 2016-12-21 08:49 10170

你真的懂異常（Exception）嗎？

一、異常介紹

　　我們平時在寫代碼或程序時，無意中（一般就是技術不夠），而導致程序運行時出現意外（又稱為異常），對於這個問題， C# 有專門的異常處理程序（當然其他語言也有）。

　　異常處理所涉及到的關鍵字有幾個，不用說都知道，已經耳熟能詳了：try、catch 和 finally 等，用來處理失敗的情況。當然，盡管這些操作也有可能失敗，一般來說是釋放，清理某些資源或記錄日志等。

　　哪些代碼會出現異常呢：使用的基類庫 BCL、第三方類庫和我們寫的自以為是的代碼，還有，可以使用 throw 顯式拋出異常。

　　一種普遍出現的情形，異常很可能不是由代碼直接引發，而是由調用堆棧中更靠下的位置其它方法所引發。在這種情形下下，CLR 會展開堆棧，並查找是否有包含針對你指定異常類型的 catch 塊的代碼，如果找到的話，就會執行最先匹配的 catch 塊。如果在調用堆棧中的任意位置中，異常處理程序都沒有找到合適（你寫的）的 catch 塊，就會自動終止該進程，並向用戶顯示（拋出）一條錯誤的信息。

　　在這里我寫了一個被 0 處會出現異常（會顯式引發 DivideByZeroException 異常）的示例；如果在執行的途中出現異常，則捕獲該異常。

 1         /// <summary>
 2         /// 除法
 3         /// </summary>
 4         /// <param name="x"></param>
 5         /// <param name="y"></param>
 6         /// <returns></returns>
 7         static double Division(double x, double y)
 8         {
 9             if (y == 0)
10             {
11                 throw new DivideByZeroException();
12             }
13 
14             return x / y;
15         }
16 
17         static void Main(string[] args)
18         {
19             //定義兩個變量 x, y
20             double x = 250, y = 0;
21             
22             try
23             {
24                 var result = Division(x, y);
25                 Console.WriteLine($"result: {result}");
26             }
27             catch (DivideByZeroException e)
28             {
29 
30                 Console.WriteLine(e);
31             }
32 
33             Console.Read();
34         }

二、異常的特點

所有異常類型（包括自定義的異常）都是由基類 Exception 派生的。
使用 try 塊包圍你認為可能會出現異常的代碼。

一旦 try 塊中發生異常，控制流將按順序找到與之關聯的 catch 塊，如果沒有找到合適的，就會引發最終的異常基類 Exception 內的處理程序（前提你已經 catch）。

如果出現異常卻沒有對應的異常處理程序，則該程序將會停止執行，並拋出對應錯誤的信息。

在 catch 定義了的異常變量，可以獲取對應異常類型的信息。比如調用堆棧的狀態和錯誤的說明，具體看 Excetion 的屬性。

throw 關鍵字可以顯式引發異常。

即使出現異常也會執行 finally 塊中的代碼。一般來說，我們會使用 finally 塊釋放資源，例如，關閉xx流。

三、怎樣使用異常

　　異常：指的是我們寫的程序在運行時出現了錯誤，並且它會不斷的蔓延、傳播和擴散，有點像病毒一樣。

　　異常通常由錯誤的代碼引發，可能是用戶的錯誤輸入，可能是一方沒有按照約定來傳輸格式，也可能是數據傳輸的過程中被篡改。我們會對自己認為有可能報錯的代碼進行 catch ，這稱為捕獲異常。

　　一旦引發了異常，這個異常將會在調用堆棧中一直向上進行傳播，直到尋找到跟它匹配的 catch 語句。沒有 catch 的異常會由系統提供的默認的異常處理程序進行處理，也就是你經常看到的一個突然造成調試中斷並顯示異常信息的對話框。

　　所有的異常，它都是從 Exception 派生出來的，他們都包含了詳細的異常描述屬性。在這里我將自定義了一個新的異常類，然后使用 throw 關鍵字顯式引發該對象（即異常）。

 1         /// <summary>
 2         /// 定義新異常
 3         /// </summary>
 4         class MyException : Exception
 5         {
 6             public MyException(string msg) { }
 7         }
 8 
 9         /// <summary>
10         /// 拋出新定義的異常
11         /// </summary>
12         static void ThrowMyExcetion()
13         {
14             throw new MyException("Sorry, this is test!");
15         }

　　在引發異常之后，CLR 運行時程序會檢查當前語句確定它是否包含在 try 塊中。如果是的話，就會檢查與該 try 塊相關聯的所有 catch 塊，來確定它們是否能夠 catch 該異常。如果該 catch 塊的類型與異常或它的基類的相同（或匹配），則該 catch 塊就能夠捕獲並處理。

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             try
 4             {
 5                 ThrowMyExcetion();  //直接調用拋出異常的方法
 6             }
 7             catch (MyException e)
 8             {
 9                 Console.WriteLine(e);
10             }
11 
12             Console.Read();
13         }

　　如果引發異常的語句不在 try 塊中，或者包含該語句的 try 塊沒有匹配的 catch 塊，CLR 運行時將檢查調用方法中是否有合適 try 語句和 catch 塊。運行時將在調用堆棧中繼續往上搜索兼容（或匹配）的 catch 塊。在找到並執行 catch 塊之后，控制權將傳遞給 catch 塊之后的下一個語句。

　　一個 try 語句可能包含多個 catch 塊。將執行第一個能夠處理該異常的 catch 語句；任何后續的 catch 語句都將被忽略。因此，在任何情況下都應該按照從最具體（或者派生程度最高）到最不具體這一順序排列 catch 塊。例如：

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             StreamWriter sw = null;
 4 
 5             try
 6             {
 7                 sw = new StreamWriter(@"C:\book\小二和小三的故事.txt");
 8                 sw.Write("You are 250.");
 9             }
10             catch (FileNotFoundException e)
11             {
12                 //將具體的異常放在第一位
13                 Console.WriteLine(e);
14             }
15             catch (IOException e)
16             {
17                 //將並不具體的放在相對后面的位置
18                 Console.WriteLine(e);
19             }
20             catch (Exception e)
21             {
22                 Console.WriteLine(e);
23             }
24             finally
25             {
26                 if (sw != null)
27                 {
28                     sw.Close();
29                 }
30             }
31 
32             Console.Read();
33         }

　　執行 catch 塊之前，運行時會檢查 finally 塊。 Finally 塊使程序員能夠清除中止的 try 塊可能遺留下的任何模糊狀態，或者釋放任何外部資源（例如圖形句柄、數據庫連接或文件流），而無需等待運行時中的垃圾回收器終結這些對象。例如：

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             FileStream fs = null;
 4             FileInfo fi = new FileInfo(@"小二和小三的故事.txt");
 5 
 6             try
 7             {
 8                 fs = fi.OpenWrite();
 9                 fs.WriteByte(0);
10             }
11             finally
12             {
13                 //記住哦，如果你忘記 close，將會引發 IO 異常！
14                 //if (fs != null)
15                 //{
16                 //    fs.Close();
17                 //}
18             }
19 
20             try
21             {
22                 fs = fi.OpenWrite();
23                 fs.WriteByte(1);
24                 Console.WriteLine("OK!");
25             }
26             catch (IOException e)
27             {
28                 Console.WriteLine("Fail!");
29             }
30 
31             Console.Read();
32         }

　　“Fail!”，這是因為上面注釋了需要關閉文件流的語句，你可以嘗試下去掉注釋看看結果，記住哦，IO 操作都應該在結束時釋放資源。　

　　如果 WriteByte(0)（第9行） 引發了異常，那么在沒有調用 fs.Close() 的情況下，你在第二個 try 塊中嘗試重新 OpenWrit() 的代碼就會失敗，因為此時文件會保持鎖定狀態。假如你取消注釋，由於會執行 finally 塊（即使已引發異常），使得可以正確地關閉文件，從而避免再次引發異常。

　　如果在引發異常之后沒有在調用堆棧上找到相匹配的 catch 塊，則：

如果異常出現在析構函數中，則中止該析構函數並調用基類的析構函數（如果有）。
如果調用堆棧包含靜態構造函數或靜態字段初始值設定項，則會引發 TypeInitializationException，並將原始異常分配給新異常的 InnerException 屬性。
如果到達線程的開頭，將會終止線程。

四、處理異常的 try-catch-finally

　　你可以使用 try 塊來對你覺得可能會出現異常的代碼進行分區。其中，與之關聯的 catch 塊可用於處理任何異常情況。一個包含代碼的 finally 塊，無論 try 塊中是否在運行時引發異常（例如，釋放在 try 塊中分配的資源），這些 finally 塊的代碼都會運行。這些“異常部分”：可以由一個 try 塊、一個或多個關聯的 catch 塊、一個 finally 塊分別組合。

　　這里我列舉了 3 種情況：一個 try-catch 語句，一個 try-finally 語句，和一個 try-catch-finally 語句。

　　（1）try-catch：

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             try
 4             {
 5                 //需要執行的代碼
 6             }
 7             catch (Exception e)
 8             {
 9                 //這里可以獲取到被捕獲的異常
10                 //你需要知道自己應該如何處理該異常
11             }
12         }

　　（2）try-finally：

1             try
2             {
3                 //需要執行的代碼
4             }
5             finally
6             {
7                 //在 try 塊后執行的代碼
8             }

　　（3）try-catch-finally:

 1             try
 2             {
 3                 //需要執行的代碼
 4             }
 5             catch (Exception e)
 6             {
 7                 //這里處理異常
 8             }
 9             finally
10             {
11                 //在 try 塊（也可能是 catch 塊）后執行的代碼
12             }

　　【備注】不帶有 catch 或 finally 塊的 try 塊將導致編譯器錯誤。

4.1 捕獲異常的 Catch 塊

　　catch 塊可以指定要捕捉的異常類型，又可以稱為“異常篩選器”。異常類型都是從 Exception 派生出來。一般而言，不會將所有異常的基類 System.Exception 指定為要 catch 的“異常篩選器”，除非你非常了解如何處理由 try 塊引發的所有異常，或者在 catch 塊中包括了 throw 語句。

　　多個 catch 塊可以串聯在一起（要求異常篩選器不同）。多個 catch 塊的執行順序是：在代碼中，從頂部到底部，但是，對於在運行時所引發的每一個異常，程序都只會執行一個 catch 數據塊。與指定的異常類型或它的基類相匹配的第一個 catch 塊，才會被執行。通常，我們需要將最特殊（最具體或者說派生程度最最最高）的異常類，這段 catch 塊放在所有 catch 塊的最前面，而他們的基類 Excetion 的 catch 塊就放在最后（當然，也可以不寫）。

　　在以下條件為真時，你應該選擇 catch 異常：

了解引發異常的原因，並可實現有選擇性的恢復。例如，在捕獲 FileNotFoundException 時你可以提示用戶“文件找不到”和“請輸入新的文件名”等。
你也可以新建一個更具體或者說更具有代表性的異常，並選擇引發該異常。

 1         double GetNum(double[] nums,int index)
 2         {
 3             try
 4             {
 5                 return nums[index];
 6             }
 7             catch (IndexOutOfRangeException e)
 8             {
 9                 throw new ArgumentOutOfRangeException("Sorry, 你想要的索引已經超出界限！");
10             }
11         }

　　希望在將異常拋出去時，我們通常會選擇處理部分異常。在下面這個示例中，catch 塊在再次 throw 異常之前，添加錯誤日志。

 1             try
 2             {
 3                 //嘗試訪問系統資源
 4             }
 5             catch (Exception e)
 6             {
 7                 //偽代碼：記錄錯誤日志
 8                 log.Error(e);
 9 
10                 //再重新拋出錯誤
11                 throw;
12             }

4.2 釋放資源的 Finally 塊

　　可以使用 finally 塊釋放（清理）在 try 塊中需要執行釋放（清理）資源的操作。如果存在finally 塊，它將在最后執行，也就是在 try 塊和任何匹配 catch 塊之后執行。不管是否引發異常或者說是否找到與異常類型相匹配的 catch 塊，finally 塊它始終都會運行。

　　可以使用 finally 塊釋放資源（如 IO 流、DB 連接和圖形句柄），而不要等待運行時中的垃圾回收器來完成對象資源的回收。其實，我們更建議使用 using 語句。

　　在下面的示例中，我使用 finally 塊關閉在 try 塊中打開的文件。注意，在關閉文件之前你應該要檢查該文件句柄的狀態。如果 try 塊無法打開文件，則文件句柄的值依然為 null，這時， finally 塊就不會嘗試關閉它。或者說，如果在 try 塊中成功打開該文件，則 finally 塊才會成功地關閉正在打開的文件。

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             FileStream fs = null;
 4             FileInfo fi = new System.IO.FileInfo("C:\\小二和小三的故事.txt");
 5 
 6             try
 7             {
 8                 fs = fi.OpenWrite();
 9                 fs.WriteByte(0);
10             }
11             finally
12             {
13                 // 記得判斷 null 哦，不然可能觸發其它異常
14                 if (fs != null)
15                 {
16                     fs.Close();
17                 }
18             }
19 
20         }