C# 異常處理全解析：從基礎到高級實踐

作者：后端Q 2025-02-08 07:00:00

本文將深入探討 C# 異常處理的完整體系，涵蓋語法結構、最佳實踐、高級技巧及常見誤區。

異常處理是軟件開發中保障程序健壯性的核心機制之一。在C#中，異常處理通過結構化的方式幫助開發者優雅地處理運行時錯誤，避免程序崩潰，同時提供清晰的調試信息。本文將深入探討C#異常處理的完整體系，涵蓋語法結構、最佳實踐、高級技巧及常見誤區。

一、異常處理基礎

1. 什么是異常？

異常（Exception）是程序執行過程中發生的非預期事件，如文件未找到、空引用、除零錯誤等。C#中所有異常均派生自System.Exception類。

2. 核心結構：try-catch-finally

try
{
    // 可能拋出異常的代碼
    File.ReadAllText("non_existent_file.txt");
}
catch (FileNotFoundException ex)
{
    // 處理特定異常
    Console.WriteLine($"文件未找到: {ex.FileName}");
}
catch (Exception ex)
{
    // 通用異常處理
    Console.WriteLine($"錯誤: {ex.Message}");
}
finally
{
    // 無論是否發生異常都會執行
    Console.WriteLine("資源清理...");
}

try：包裹可能拋出異常的代碼塊。
catch：捕獲并處理特定或所有異常，支持多級捕獲。
finally：用于釋放資源（如關閉文件、數據庫連接），始終執行。

二、異常類型與自定義異常

1. 系統內置異常

NullReferenceException：空引用錯誤。
ArgumentException：無效參數。
InvalidOperationException：對象狀態不合法。

2. 創建自定義異常

public class InsufficientBalanceException : Exception
{
    public decimal CurrentBalance { get; }
    
    public InsufficientBalanceException(string message, decimal balance) 
        : base(message)
    {
        CurrentBalance = balance;
    }
}

// 使用示例
throw new InsufficientBalanceException("余額不足", 50.0m);

繼承自Exception類。
添加自定義屬性以傳遞額外上下文信息。

三、高級異常處理技巧

1. 異常過濾器（C# 6.0+）

使用when關鍵字僅在特定條件時捕獲異常：

try
{
    // ...
}
catch (HttpRequestException ex) when (ex.StatusCode == 404)
{
    Console.WriteLine("資源不存在");
}

2. 重新拋出異常

保留原始堆棧跟蹤的兩種方式：

catch (Exception ex)
{
    // 方式1：直接throw
    throw;
    
    // 方式2：使用ExceptionDispatchInfo（跨上下文）
    ExceptionDispatchInfo.Capture(ex).Throw();
}

避免throw ex，這會重置堆棧跟蹤！

3. 異步與多線程異常處理

Task異常：通過AggregateException包裝多個異常。

try
{
    await Task.WhenAll(task1, task2);
}
catch (AggregateException ae)
{
    foreach (var ex in ae.InnerExceptions)
    {
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }
}

四、最佳實踐與性能優化

(1) 遵循“捕獲具體異常”原則：避免籠統的catch (Exception)，除非在頂層日志記錄。

(2) 不要用異常控制流程：如用int.TryParse替代try-catch處理解析失敗。

(3) 謹慎使用全局異常處理：

控制臺應用：AppDomain.CurrentDomain.UnhandledException
ASP.NET Core：中間件UseExceptionHandler

(4) 記錄完整上下文包括異常消息、堆棧跟蹤、輸入參數等：

catch (Exception ex)
{
    logger.LogError(ex, "操作失敗。參數: {Param}", paramValue);
    throw;
}

性能注意事項異常的構造和捕獲成本較高。高頻代碼中避免依賴異常處理邏輯。

五、常見誤區與解決方案

誤區1：忽略異常（空的catch塊）

修復：至少記錄異常，或明確標記為已處理。

誤區2：過度捕獲異常

修復：僅在知道如何恢復時捕獲，否則向上傳遞。

誤區3：丟失原始異常上下文

修復：拋出自定義異常時，傳遞原始異常為內部異常：

throw new CustomException("操作失敗", innerException: ex);

六、總結

C#的異常處理機制為開發者提供了強大的錯誤管理工具，但需合理使用以避免濫用。關鍵點包括：精準捕獲異常、保留有效調試信息、資源清理的可靠性，以及在高性能場景下的謹慎使用。通過結合具體業務場景和本文的最佳實踐，開發者可以構建出既健壯又高效的應用程序。

責任編輯：趙寧寧來源：后端Q

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