异常处理与最佳实践

翻译整理自 Exceptions 与 C# Coding Conventions。

1. try / catch / finally

try
{
    int n = int.Parse("x");
}
catch (FormatException ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
    throw;                              // 重新抛出
}
finally
{
    // 必执行
}

2. 异常过滤

catch (Exception ex) when (ex is not NullReferenceException)
{
    Console.WriteLine(ex);
}

catch (HttpRequestException ex) when (ex.StatusCode == HttpStatusCode.NotFound)
{
    // 仅处理 404
}

3. throw 重新抛出

try { DoWork(); }
catch (Exception ex)
{
    log.Error(ex);
    throw;                  // 保持原堆栈

    // ❌ throw ex;        // 重置堆栈，丢失上下文
}

// 包装异常
catch (Exception ex)
{
    throw new MyException("processing failed", ex);
}

4. 自定义异常

[Serializable]
public class BusinessException : Exception
{
    public int Code { get; }
    public BusinessException(int code, string message)
        : base(message) { Code = code; }
    public BusinessException(int code, string message, Exception inner)
        : base(message, inner) { Code = code; }
}

throw new BusinessException(404, "not found");

5. 常见异常类型

异常	触发场景
`NullReferenceException`	访问 null 引用
`ArgumentNullException`	参数为 null
`ArgumentOutOfRangeException`	参数超出范围
`IndexOutOfRangeException`	数组越界
`InvalidOperationException`	当前状态不允许
`KeyNotFoundException`	字典 key 缺失
`NotImplementedException`	未实现
`NotSupportedException`	不支持
`TimeoutException`	超时
`TaskCanceledException`	任务被取消
`FileNotFoundException`	文件未找到
`FormatException`	解析失败
`OverflowException`	数值溢出

6. 异常使用原则

不要用异常做正常控制流
抛出有意义的异常类型，而非基类
异常信息包含足够上下文
库不应吞异常，应包装或重新抛出
公共 API 用 ArgumentNullException 等 ArgumentException 系列
失败概率高的检查应使用 TryXxx 模式

public bool TryParse(string s, out int n) { ... }

if (!int.TryParse(s, out var n)) { /* fallback */ }

7. using 与资源释放

// using 语句（传统）
using (var fs = File.OpenRead("a.txt"))
{
    // ...
}

// using 声明（C# 8+）
using var fs = File.OpenRead("a.txt");
// 块结束自动 Dispose

// await using 异步
await using var fs = File.OpenRead("a.txt");

8. 垃圾回收与 Dispose

public class FileHolder : IDisposable
{
    private FileStream _fs;
    public FileHolder(string p) { _fs = File.OpenRead(p); }

    private bool _disposed;
    public void Dispose()
    {
        if (_disposed) return;
        _fs?.Dispose();
        _disposed = true;
        GC.SuppressFinalize(this);
    }
    ~FileHolder() => Dispose();
}

9. nullable 引用类型

#nullable enable

public class Service
{
    public string Name { get; set; }       // 不可空
    public string? Comment { get; set; }  // 可空
}

启用后编译器对 null 解引用做警告，配合 !（dammit operator）：

string s = maybeNull!;     // 显式告诉编译器"我知道不是 null"

10. 命名约定

类、方法、属性：PascalCase
局部变量、参数：camelCase
私有字段：_camelCase
接口：I 前缀（IEnumerable）
异常：Exception 后缀
命名空间：Company.Product.Layer

11. 项目结构建议

MyApp/
├── src/
│   ├── MyApp.Domain/        # 领域层
│   ├── MyApp.Application/  # 应用层
│   ├── MyApp.Infrastructure/ # 基础设施
│   └── MyApp.Api/           # 入口（ASP.NET Core）
└── tests/
    └── MyApp.Tests/

12. 单元测试

using Xunit;

public class CalculatorTests
{
    [Theory]
    [InlineData(1, 2, 3)]
    [InlineData(10, 20, 30)]
    public void Add_Works(int a, int b, int expected)
    {
        var calc = new Calculator();
        Assert.Equal(expected, calc.Add(a, b));
    }
}

dotnet test
dotnet test --filter "FullyQualifiedName~Add_Works"

13. 静态分析

dotnet format：格式化
dotnet format analyzers：分析器
Roslyn 分析器：Microsoft.CodeAnalysis.FxCopAnalyzers
StyleCop：StyleCop.Analyzers
SonarAnalyzer

.editorconfig：

[*.cs]
dotnet_diagnostic.CA2007.severity = none
csharp_style_var_for_built_in_types = true:suggestion

14. 性能提示

列表预分配 new List<int>(capacity)
字符串拼接用 StringBuilder 或插值字符串
大对象用 Span<T> / Memory<T>
异步用 ValueTask 替代 Task
频繁分配用 ArrayPool<T>.Shared
LINQ 在热路径可手写循环

15. 常见陷阱

不实现 Equals/GetHashCode：字典 key 行为异常
结构性变化与引用变化：record vs class
闭包捕获 for 变量：C# 5+ 已修复 foreach，但 for 仍需 int copy = i;
async void：异常无法捕获，仅事件处理可用
deadlock：UI 中 Task.Wait() 會 deadlock
装箱：List<object> 装 int 会频繁分配
闭包分配：lambda 捕获会创建闭包对象
结构性相等：record 用 == 比较值，普通 class 比较引用

小结

C# 是一门现代、优雅、生态丰富的语言。掌握类型系统、OOP、泛型、LINQ、async、IO 与异常后，你已经具备构建企业级应用的能力。