详解C#编程中异常的创建和引发以及异常处理

前端技术 2023/09/08 C#

创建和引发异常
异常用于指示在运行程序时发生了错误。此时将创建一个描述错误的异常对象，然后使用 throw 关键字“引发”该对象。然后运行时搜索最兼容的异常处理程序。
当存在下列一种或多种情况时，程序员应引发异常：
方法无法完成其中定义的功能。
例如，如果方法的参数具有无效值：

static void CopyObject(SampleClass original)
{
  if (original == null)
  {
    throw new System.ArgumentException(\"Parameter cannot be null\", \"original\");
  }

}

根据对象的状态，对某个对象进行不适当的调用。
一个示例可能尝试对只读文件执行写操作。在对象状态不允许某项操作的情况下，引发 InvalidOperationException 的一个实例或基于此类的派生类的对象。以下为引发 InvalidOperationException 对象的方法的示例：

class ProgramLog
{
  System.IO.FileStream logFile = null;
  void OpenLog(System.IO.FileInfo fileName, System.IO.FileMode mode) {}

  void WriteLog()
  {
    if (!this.logFile.CanWrite)
    {
      throw new System.InvalidOperationException(\"Logfile cannot be read-only\");
    }
    // Else write data to the log and return.
  }
}

方法的参数导致了异常。
在此情况下，应捕获原始异常并创建一个 ArgumentException 实例。原始异常应作为 InnerException 参数传递给 ArgumentException 的构造函数：

static int GetValueFromArray(int[] array, int index)
{
  try
  {
    return array[index];
  }
  catch (System.IndexOutOfRangeException ex)
  {
    System.ArgumentException argEx = new System.ArgumentException(\"Index is out of range\", \"index\", ex);
    throw argEx;
  }
}

异常包含一个名为 StackTrace 的属性。此字符串包含当前调用堆栈上的方法的名称，以及为每个方法引发异常的位置（文件名和行号）。 StackTrace 对象由公共语言运行时 (CLR) 从 throw 语句点开始自动创建，因此必须从堆栈跟踪的开始点引发异常。
所有异常都包含一个名为 Message 的属性。应该设置此字符串来解释发生异常的原因。注意，不应将安全敏感信息放在消息文本中。除 Message 之外，ArgumentException 还包含一个名为 ParamName 的属性，应将该属性设置为导致引发异常的参数的名称。对于属性设置器，ParamName 应设置为 value。
公共的受保护方法应在其无法完成预期功能时引发异常。引发的异常类应该是符合错误条件的最确切的可用异常。这些异常应编写为类功能的一部分，派生类或对原始类的更新应保留相同的行为，以实现向后兼容性。
引发异常时要避免的情况
下表确定了在引发异常时要避免的做法：

  • 不应使用异常来更改正常执行过程中的程序流程。异常只能用于报告和处理错误条件。
  • 只能引发异常，而不能作为返回值或参数返回异常。
  • 不要从自己的源代码中有意引发 System.Exception、System.SystemException、System.NullReferenceException 或 System.IndexOutOfRangeException。
  • 不要创建可在调试模式下引发但不会在发布模式下引发的异常。若要在开发阶段确定运行时错误，请改用调试断言。

定义异常类

程序可以引发 System 命名空间中的预定义异常类（前面注明的情况除外），或通过从 Exception 派生来创建它们自己的异常类。派生类至少应定义四个构造函数：一个是默认构造函数，一个用来设置消息属性，一个用来设置 Message 属性和 InnerException 属性。第四个构造函数用于序列化异常。新异常类应该可序列化。例如：

public class InvalidDepartmentException : System.Exception
{
  public InvalidDepartmentException() : base() { }
  public InvalidDepartmentException(string message) : base(message) { }
  public InvalidDepartmentException(string message, System.Exception inner) : base(message, inner) { }

  // A constructor is needed for serialization when an
  // exception propagates from a remoting server to the client. 
  protected InvalidDepartmentException(System.Runtime.Serialization.SerializationInfo info,
    System.Runtime.Serialization.StreamingContext context) { }
}

仅当新属性提供的数据有助于解决异常时，才应将其添加到异常类。如果向派生的异常类添加了新属性，则应重写 ToString() 以返回添加的信息。


异常处理
C# 程序员可使用 try 块对可能受异常影响的代码进行分区。关联的 catch 块用于处理任何结果异常。一个包含代码的 finally 块，无论 try 块中是否引发异常（例如，释放在 try 块中分配的资源），这些代码都会运行。一个 try 块需要一个或多个关联的 catch 块或一个 finally 块，或两者。
以下示例给出了一个 try-catch 语句，一个 try-finally 语句，和一个 try-catch-finally 语句。

 try
{
  // Code to try goes here.
}
catch (SomeSpecificException ex)
{
  // Code to handle the exception goes here.
  // Only catch exceptions that you know how to handle.
  // Never catch base class System.Exception without
  // rethrowing it at the end of the catch block.
}

 try
{
  // Code to try goes here.
}
finally
{
  // Code to execute after the try block goes here.
}

 try
{
  // Code to try goes here.
}
catch (SomeSpecificException ex)
{
  // Code to handle the exception goes here.
}
finally
{
  // Code to execute after the try (and possibly catch) blocks 
  // goes here.
}

不带有 catch 或 finally 块的 try 块将导致编译器错误。
Catch 块
catch 块可以指定要捕捉的异常的该类型。类型规范称为“异常筛选器”。异常类型应从 Exception 派生出来。一般而言，不会将 Exception 指定为异常筛选器，除非您了解如何处理 try 块中可能引发的所有异常，或者您在 catch 块中包括了 throw 语句。
具有不同异常筛选器的多个 catch 块可以串联在一起。多个 catch 数据块的计算顺序是在代码中从顶部到底部，但是，对于所引发的每个异常，都只执行一个 catch 数据块。与指定的准确类型或其基类最为匹配的第一个 catch 块被执行。如果 catch 块没有指定匹配异常筛选器，则 catch 块就不具有选定的筛选器（如果语句有的话）。需要将带有最具体的（即派生程度最高的）异常类的 catch 块放在最前面。
当下列条件为真时，应该捕捉异常：
对引发异常的原因有具体的了解，并可实现特定的恢复，例如，在捕获 FileNotFoundException 对象时提示用户输入新的文件名。
可以新建一个更具体的异常并引发该异常。

int GetInt(int[] array, int index)
{
  try
  {
    return array[index];
  }
  catch(System.IndexOutOfRangeException e)
  {
    throw new System.ArgumentOutOfRangeException(
      \"Parameter index is out of range.\");
  }
}

希望在将异常传递出去进行额外处理前部分地处理异常。在下面的示例中，catch 块用于在再次引发异常之前，向错误日志添加条目。

try
{
  // Try to access a resource.
}
catch (System.UnauthorizedAccessException e)
{
  // Call a custom error logging procedure.
  LogError(e);
  // Re-throw the error.
  throw;   
}

Finally 块
可以使用 finally 块清理在 try 块中执行的操作。如果存在，finally 块将在最后执行，在 try 块和任何匹配 catch 的块之后执行。不管是否引发异常或者是否找到与异常类型匹配的 catch 块，finally 始终运行。
可以使用 finally 块释放资源（如文件流、数据库连接和图形句柄），而不用等待由运行时中的垃圾回收器来完成对象。

在下面的示例中，使用 finally 块关闭在 try 块中打开的文件。注意，在关闭文件之前要检查该文件句柄的状态。如果 try 块无法打开文件，则文件句柄仍具有值 null，并且 finally 块不会尝试关闭它。或者，如果在 try 块中成功打开该文件，则 finally 块将关闭打开的文件。

System.IO.FileStream file = null;
System.IO.FileInfo fileinfo = new System.IO.FileInfo(\"C:\\\\file.txt\");
try
{
  file = fileinfo.OpenWrite();
  file.WriteByte(0xF);
}
finally
{
  // Check for null because OpenWrite might have failed.
  if (file != null)
  {
    file.Close();
  }
}

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