第二部分：C#进阶

第4章：异常处理与调试

4.2 自定义异常

1. 为什么需要自定义异常？

在C#中，虽然.NET框架提供了丰富的内置异常类型（如ArgumentException、NullReferenceException等），但在实际开发中，我们经常需要根据业务逻辑定义特定的异常类型。自定义异常的优势包括：

  • 业务语义清晰：通过异常名称直接表达业务问题（如InsufficientFundsException）
  • 携带上下文信息：可添加自定义属性（如订单ID、账户余额等）
  • 统一处理逻辑：针对特定异常类型实现集中处理

2. 创建自定义异常的基本步骤

// 示例：银行转账业务的自定义异常
[Serializable]
public class InsufficientFundsException : Exception
{
    public decimal CurrentBalance { get; }
    public decimal RequiredAmount { get; }

    // 基本构造函数
    public InsufficientFundsException() { }

    // 带消息的构造函数
    public InsufficientFundsException(string message) 
        : base(message) { }

    // 带消息和内层异常的构造函数
    public InsufficientFundsException(string message, Exception inner) 
        : base(message, inner) { }

    // 带业务数据的构造函数
    public InsufficientFundsException(decimal currentBalance, decimal requiredAmount)
        : base($"Insufficient funds. Current: {currentBalance}, Required: {requiredAmount}")
    {
        CurrentBalance = currentBalance;
        RequiredAmount = requiredAmount;
    }

    // 序列化支持（可选）
    protected InsufficientFundsException(
        SerializationInfo info,
        StreamingContext context) : base(info, context) 
    {
        CurrentBalance = info.GetDecimal(nameof(CurrentBalance));
        RequiredAmount = info.GetDecimal(nameof(RequiredAmount));
    }

    public override void GetObjectData(
        SerializationInfo info, 
        StreamingContext context)
    {
        base.GetObjectData(info, context);
        info.AddValue(nameof(CurrentBalance), CurrentBalance);
        info.AddValue(nameof(RequiredAmount), RequiredAmount);
    }
}

3. 自定义异常的最佳实践

  1. 命名规范：

    • 类名以"Exception"结尾
    • 使用PascalCase命名法
    • 名称应明确描述异常场景

  2. 继承选择：

    • 通常继承自Exception基类
    • 对于参数验证问题可继承ArgumentException
    • 对于无效操作可继承InvalidOperationException

  3. 序列化支持：

    • 添加[Serializable]特性
    • 实现序列化构造函数
    • 重写GetObjectData方法

  4. 异常信息：

    • 提供有意义的错误消息
    • 包含相关业务数据
    • 避免暴露敏感信息

4. 使用自定义异常示例

public class BankAccount
{
    private decimal _balance;

    public void Withdraw(decimal amount)
    {
        if (amount > _balance)
        {
            throw new InsufficientFundsException(_balance, amount);
        }
        _balance -= amount;
    }
}

// 调用示例
try
{
    var account = new BankAccount { Balance = 100 };
    account.Withdraw(200);
}
catch (InsufficientFundsException ex)
{
    Console.WriteLine($"操作失败：{ex.Message}");
    Console.WriteLine($"当前余额：{ex.CurrentBalance}");
    Console.WriteLine($"尝试提取：{ex.RequiredAmount}");
    // 记录日志或执行补偿逻辑
}

5. 高级主题

  1. 异常过滤器（C# 6.0+）：

    try { ... }
catch (InsufficientFundsException ex) when (ex.CurrentBalance > 0)
{
    // 仅当余额大于0时捕获
}

  2. 异常包装模式：

    try { ... }
catch (DbUpdateException ex)
{
    throw new DataAccessException("数据库更新失败", ex);
}

  3. 全局异常处理（ASP.NET Core示例）：

    app.UseExceptionHandler(errorApp =>
{
    errorApp.Run(async context =>
    {
        var exceptionHandler = context.Features.Get<IExceptionHandlerFeature>();
        if (exceptionHandler?.Error is BusinessException bizEx)
        {
            // 处理业务异常
        }
    });
});

6. 常见问题解答

Q：何时应该创建自定义异常？ A：当以下情况时考虑创建：

  • 需要表达特定的业务规则违反
  • 内置异常无法准确描述问题
  • 需要携带额外的上下文信息

Q：自定义异常应该包含多少逻辑？ A：异常类应保持简单，主要职责是携带错误信息。避免在异常类中包含复杂的业务逻辑。

Q：如何测试自定义异常？ A：使用单元测试验证：

  • 异常是否能被正确抛出
  • 包含的消息是否正确
  • 自定义属性是否被正确设置
  • 序列化/反序列化是否正常工作
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