【C# 异常处理】 开端

 异常概述

在使用计算机语言进行项目开发的过程中，即使程序员把代码写得尽善尽美，在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题，因为很多问题不是靠代码能够避免的，比如:客户输入数据的格式，读取文件是否存在,网络是否始终保持通畅等等。
设计类型时要想好各种使用情况类型名称通常是名词，例如filestream或者string builder，然后要为类型定义属性、方法、事件等这些成员的定义方式（属性的数据类型、方法的参数、返回的值等）就是类型的编程接口，这些成员代表类本身或者类型实力能执行的行动，行动成员通常动词表示，例如，read，write，flush、Apend、Insert和remove等。当行动成员不能完成任务时，应抛出异常。在 .NET中，异常是从 System.Exception 类继承的对象。 异常引发自发生问题的代码区域。 异常在堆栈中向上传递，直到应用程序对其进行处理或者程序终止。

定义

异常指成员没有完成它的名称所宣称的行动。

异常分类： 托管异常和CLR内部异常（java 中用Error表示）

当我们提到CLR里的“异常”，要注意一个很重要的区别。有通过如C#的try/catch/finally暴露给应用程序，并由运行时提供机制全权实现的托管异常。也有运行时自己使用的异常。大部分运行时开发人员很少需要想到如何实现并暴露托管异常模型。但每个运行时开发人员都应该懂得CLR实现里是怎么使用异常的。为了保持区分，本文将托管程序抛出并捕捉的称为托管异常，而将运行时自己使用的错误处理方式称为 CLR内部异常。本文主要讨论CLR内部异常。

通常说异常指托管异常，CLR内部异常程序无法处理。

避免使用异常的情况

使用错误（未进行null检测）、程序错误（输入数字错误）、系统失败（栈溢出）这些都是运行错误。但是要用正常方法处理避免使用异常处理的方式。

异常处理机制Message 包含在返回的信息中 ToString 。 Message仅在创建时设置属性 Exception 。 如果没有向当前实例的构造函数提供消息，则系统提供使用当前系统区域性进行格式设置的默认消息。

void FirstTimeException()
{
    //出现异常
    try {throw new AppException("Base异常"); }
    catch (Exception e) { throw new AppException("Second Exception", e); }//不处理继续网上抛
}
class AppException : Exception
{
    public AppException(string mess) : base(mess) { }
    public AppException(string mess, Exception inner) : base(mess, inner) { }

}

 Exception.InnerException 属性

如果当前异常是在处理一个异常的时候抛出的，那么该属性就指向上个异常。 InnerException 属性返回的值与传递到 Exception(String, Exception) 构造函数中的值相同，如果没有向构造函数提供内部异常值，则为 null。 此属性为只读。

如果每次都抛出的异常，经过封装后往上抛。那么就会形成链表结构。就可以通过Exception 公共的方法GetBaseException遍历异常构成的链表，并返回最初的异常。

using System.Collections;

PrinteException();
void PrinteException()
{
    try{ThirdTimeException();}
    catch (Exception e) 
    {
        //输出所以异常
        while (e != null)
        {
            Console.WriteLine(e.Message);
            e = e.InnerException;
        } 
    }}

void ThirdTimeException()
{
    try{ FirstTimeException(); }
    catch (Exception e) { throw new AppException("tird Exception", e); }//不处理继续网上抛
}
void FirstTimeException()
{
    //出现异常
    try {throw new AppException("Base异常"); }
    catch (Exception e) { throw new AppException("Second Exception", e); }//不处理继续网上抛
}
class AppException : Exception
{
    public AppException(string mess) : base(mess) { }
    public AppException(string mess, Exception inner) : base(mess, inner) { }

}

Exception 提供了一个公共的方法GetBaseException内层异常异常构成的链表，并返回最初的异常

 public virtual Exception GetBaseException()
        {
            Exception? inner = InnerException;
            Exception back = this;
 
            while (inner != null)
            {
                back = inner;
                inner = inner.InnerException;
            }
 
            return back;
        }

 Exception.StackTrace 属性

该属性依赖于.pdb文件配合。如果没有.pdb文件将无法输出源代码中的文件路径和行号、列号。

 输出的结果取决抛出的方式：throw或throw e

采用了。方法调用的跟踪称为堆栈跟踪。堆栈跟踪列表提供了一种方法，可以跟踪调用堆栈到发生异常的方法中的行号。

StackTrace属性返回在抛出异常的位置产生的调用堆栈的帧。你可以通过创建System.Diagnostics.StackTrace类的新实例，并使用它的【StackTrace.ToString() 】方法来获取调用堆栈中其他帧的信息。

每当在应用程序代码中抛出异常时(通过使用throw关键字)，公共语言运行时(CLR)都会更新堆栈跟踪。如果异常在与最初抛出异常的方法不同的方法中被重新抛出，则堆栈跟踪将包含最初抛出异常的方法中的位置，以及重新抛出异常的方法中的位置。如果在相同的方法中抛出异常，然后重新抛出异常，则堆栈跟踪只包含重新抛出异常的位置，而不包含最初抛出异常的位置。

    • 实际是实时访问了CLR中的代码，并且返回一个调用堆栈跟踪的字符串。
      异常抛出时，CLR在内部记录throw指令的位置（抛出位置）。一个catch块捕捉到该异常时，CLR记录捕捉的位置。在catch块内访问被抛出的异常对象StackTrace属性，负责实现该属性的代码会调用CLR内部的代码，返回一个字符串来指出从异常抛出位置到异常捕捉位置的所有方法。
      抛出异常时，CLR会重置异常起点。也就是说，CLR只记录最新的异常对象的抛出位置。(如果同一个exception，catch之后不做处理，再将其抛出，由于是同一个异常的缘故，所以还是可以获得StackTrace信息的)
    • 构造Exception的派生类型时，StackTrace的初值是null。
    • StackTrace属性返回的字符串不包含调用栈中比异常发生出更早的方法。即只包含到了异常发生的地方。
    • 要获得从线程起始处得到异常处理程序之间的完整堆栈跟踪，需要使用System.Diagnostics.StackTrace类型。


StackTrace属性报告的方法调用可能没有预期的那么多：

1、因为在优化过程中会发生代码转换(比如内联)。

2、调用栈记录的是线程的返回位置（而非来源的位置）

使用案例：

using System.Collections;

PrinteException();
void PrinteException()
{
    try{ThirdTimeException();}
    catch (Exception e) 
    {
        Console.WriteLine(e.StackTrace);  
    }}

void ThirdTimeException()
{
    try{ FirstTimeException(); }
    catch (Exception e) { throw new AppException("tird Exception", e); }//不处理继续网上抛
}
void FirstTimeException()
{
    //出现异常
    try {throw new AppException("Base异常"); }
    catch (Exception e) { throw new AppException("Second Exception", e); }//不处理继续网上抛
}
class AppException : Exception
{
    public AppException(string mess) : base(mess) { }
    public AppException(string mess, Exception inner) : base(mess, inner) { }

}

 
/* 输出：
       at Program.<
$>g__ThirdTimeException|0_1() in C:\Users\HP\source\repos\ConsoleApp10\ConsoleApp10\Program.cs:line 15
   at Program.<
$>g__PrinteException|0_0() in C:\Users\HP\source\repos\ConsoleApp10\ConsoleApp10\Program.cs:line 6
*/

 Exception.Source 属性

包含生成异常的程序集名称

using System.Collections;

PrinteException();
void PrinteException()
{
    try{ FirstTimeException(); }
    catch (Exception e) 
    {
        Console.WriteLine(e.Source);  ///包含生成异常的程序集名称
    }}


void FirstTimeException()
{
    //出现异常
    try {throw new AppException("Base异常"); }
    catch (Exception e) { throw new AppException("Second Exception", e); }//不处理继续网上抛
}
class AppException : Exception
{
    public AppException(string mess) : base(mess) { }
    public AppException(string mess, Exception inner) : base(mess, inner) { }

}

/* 
输出：ConsoleApp10*/

Exception.TargetSite属性

找到最初抛出异常的那个方法

using System.Collections;

PrinteException();
void PrinteException()
{
    try{ FirstTimeException(); }
    catch (Exception e) 
    {
        Console.WriteLine(e.TargetSite);  //Void <
$>g__FirstTimeException|0_1()
    }
}


void FirstTimeException()
{
    //出现异常
    try {throw new AppException("Base异常"); }
    catch (Exception e) { throw new AppException("Second Exception", e); }//不处理继续网上抛
}
class AppException : Exception
{
    public AppException(string mess) : base(mess) { }
    public AppException(string mess, Exception inner) : base(mess, inner) { }

}

/* 
输出：Void <

 自定义异常类

现在的实际使用和MSDN文档都建议直接从System.Exception派生自定义的异常。

下面是创建一个自定义异常类型的几个原则：

1，声明序列化，这样可以跨AppDomain访问。
2，添加序列化信息的构造函数，访问级别设为private或protected。

3、Exception()（使用默认值）。
     Exception(String)，它接受字符串消息。
     Exception(String, Exception)，它接受字符串消息和内部异常。

4、.NET 可提供由基类 Exception 最终派生的异常类层次结构。 然而，如果预定义的异常都不符合需求，可通过从 Exception 类派生来创建自己的异常类。

5、创建自己的异常时，用户定义的异常类的名称需要以“Exception”一词结尾，并实现三个常见的构造函数，如以下示例所示。 该示例定义名为 EmployeeListNotFoundException 的新异常类。 该类从 Exception 派生，且包含三个构造函数。

using System;
[Serializable]
public class EmployeeListNotFoundException : Exception
{
    public EmployeeListNotFoundException()
    {
    }

    public EmployeeListNotFoundException(string message)
        : base(message)
    {
    }

    public EmployeeListNotFoundException(string message, Exception inner)
        : base(message, inner)
    {
    }

// 如果异常需要跨应用程序域、跨进程或者跨计算机抛出，就需要能被序列化。
    protected InvalidDepartmentException(SerializationInfo info, StreamingContext context) : base(info, context) { }

}

microsoft如何创建用户定义的异常

使用远程处理时，必须确保所有用户定义的异常的元数据在服务器（被调用方）可用，在客户端（代理对象或调用方）也可用。 有关详细信息，请参阅异常的最佳做法。

指导原则和最佳实践

善用finally块该不该引发异常 小节中我们说到一个异常会被引发，是因为某个方法声称的任务没有成功完成（失败），而失败的原因有四种：

  1. 方法的使用者用错了（没有按照方法的契约使用）
  2. 方法的执行代码写错了
  3. 方法执行时所在的环境不符合预期

简单说来，就是：使用错误，实现错误、环境错误。

使用错误：

  • ArgumentException 表示参数使用错了
  • ArgumentNullException 表示参数不应该传入 null
  • ArgumentOutOfRangeException 表示参数中的序号超出了范围
  • InvalidEnumArgumentException 表示参数中的枚举值不正确
  • InvalidOperationException 表示当前状态下不允许进行此操作（也就是说存在着允许进行此操作的另一种状态）
  • ObjectDisposedException 表示对象已经 Dispose 过了，不能再使用了
  • NotSupportedException 表示不支持进行此操作（这是在说不要再试图对这种类型的对象调用此方法了，不支持）
  • PlatformNotSupportedException 表示在此平台下不支持（如果程序跨平台的话）
  • NotImplementedException 表示此功能尚在开发中，暂时请勿使用

实现错误：

前面由 CLR 抛出的异常代码主要都是实现错误

  • NullReferenceException 试图在空引用上执行某些方法，除了告诉实现者出现了意料之外的 null 之外，没有什么其它价值了
  • IndexOutOfRangeException 使用索引的时候超出了边界
  • InvalidCastException 表示试图对某个类型进行强转但类型不匹配
  • StackOverflowException 表示栈溢出，这通常说明实现代码的时候写了不正确的显式或隐式的递归
  • OutOfMemoryException 表示托管堆中已无法分出期望的内存空间，或程序已经没有更多内存可用了
  • AccessViolationException 这说明使用非托管内存时发生了错误
  • BadImageFormatException 这说明了加载的 dll 并不是期望中的托管 dll
  • TypeLoadException 表示类型初始化的时候发生了错误

环境错误：

  • IOException 下的各种子类
  • Win32Exception 下的各种子类
  • ……

另外，还剩下一些不应该抛出的异常，例如过于抽象的异常和已经过时的异常，这在前面一小结中有说明。

C

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