关于.NET的异常处理的几个误区

作者：Truly
日期：2007.8.5

很久前就想写这么一篇文章，因为很多人使用.Net多年之后还是对异常处理一知半解的，有很多误解，本文将讲解三个常见误解，一个是catch的使用方法是否正确，另外两个是try/catch的性能损失问题。

有些人认为下面代码就是一个catch的错误用法:

catch(Exception e)
{
    throw e;
}

首先说明，这不是一个错误用法，但是通常来讲，我们应该避免这种代码。然后要说明的是，这段代码有一个比较典型的作用就是改变异常出现的位置，也就是可以对某类异常统一在一个位置处理。先看下面代码：

    public int GetAllCount2()
    {
        try
        {
            openDB();
            int i = 1;
            return i;
        }
        catch (SqlException sex)
        {
            throw sex;
        }
        catch (Exception ex)
        {
            throw ex;
        }
    }
    public int GetAllCount()
    {
        openDB(); // 这里也可能是微软企业类库等
        int i = 1;
        return i;
    }

    private void openDB()
    {
        conn.Open();
    }

假设我们有一个公用方法叫openDB(),而很多方法中调用它，当数据库打开失败的时候，对于调用GetAllCount方法，异常将定位于conn.Open而如果调用GetAllCount2，那么异常定位于throw sex的位置，同时堆栈信息也有所不同，可以更快捷的找到调用方法的位置，也可在此位置进行一些错误恢复处理。尤其是我们编写一些底层类库的时候，比如Framework类库从不会把异常代码定位到Framework类库内部的某个方法上面。但是需要注意的是我们尽量避免捕获异常而不返回，例如

catch(){}

这样的使用就是典型的错误使用了，因为对于Framework来讲，任何时候系统都可能抛出一个StackOverflowException或者OutOfMemoryExcetpion而上面这段代码则隐藏了这些异常，有时候则导致一些严重的问题。


对于异常处理，在性能上有2点注意

第一点，在使用try/catch时，如果不发生异常，那么几乎可以忽略性能的损失。

关于这一点，这里我们进行一些深入分析，对此比较了解的可以跳过本节。首先，让我们先看一下try/catch的IL表现。我们有2个方法，一个使用try/catch，而另一个未做任何处理：

static int Test1(int a, int b)
{
    try
    {
        if (a > b)
            return a;
        return b;
    }
    catch
    {
        return -1;
    }
}

static int Test2(int a, int b)
{
    if (a > b)
        return a;
    return b;
}

使用ILDasm工具查看，IL代码分别如下：（这里之所以引入IL，是因为IL是比较接近机器汇编，所以在IL中我们可以更清楚的了解代码的执行情况，对IL没有兴趣的可以跳过此节）

.method private hidebysig static int32  Test1(int32 a,
                                              int32 b) cil managed
{
  // 代码大小       30 (0x1e)
  .maxstack  2
  .locals init ([0] int32 CS$1$0000,
           [1] bool CS$4$0001)
  IL_0000:  nop
  .try
  {
    IL_0001:  nop
    IL_0002:  ldarg.0
    IL_0003:  ldarg.1
    IL_0004:  cgt
    IL_0006:  ldc.i4.0
    IL_0007:  ceq
    IL_0009:  stloc.1
    IL_000a:  ldloc.1
    IL_000b:  brtrue.s   IL_0011
    IL_000d:  ldarg.0
    IL_000e:  stloc.0
    IL_000f:  leave.s    IL_001b
    IL_0011:  ldarg.1
    IL_0012:  stloc.0
    IL_0013:  leave.s    IL_001b
  }  // end .try
  catch [mscorlib]System.Object 
  {
    IL_0015:  pop
    IL_0016:  nop
    IL_0017:  ldc.i4.m1
    IL_0018:  stloc.0
    IL_0019:  leave.s    IL_001b
  }  // end handler
  IL_001b:  nop
  IL_001c:  ldloc.0
  IL_001d:  ret
} // end of method Program::Test1

Test2

.method private hidebysig static int32  Test2(int32 a,
                                              int32 b) cil managed
{
  // 代码大小       22 (0x16)
  .maxstack  2
  .locals init ([0] int32 CS$1$0000,
           [1] bool CS$4$0001)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldarg.0
  IL_0002:  ldarg.1
  IL_0003:  cgt
  IL_0005:  ldc.i4.0
  IL_0006:  ceq
  IL_0008:  stloc.1
  IL_0009:  ldloc.1
  IL_000a:  brtrue.s   IL_0010
  IL_000c:  ldarg.0
  IL_000d:  stloc.0
  IL_000e:  br.s       IL_0014
  IL_0010:  ldarg.1
  IL_0011:  stloc.0
  IL_0012:  br.s       IL_0014
  IL_0014:  ldloc.0
  IL_0015:  ret
} // end of method Program::Test2

这里我们只需关注红字高亮的几行即可。此处我们只关心try区块，即未发生异常的时候，对于Test1来讲，IL代码多出了8个字节来保存catch的处理代码，这一点对性能和资源几乎是微不足道的。
我们看到当Test1执行到IL_000f或者IL_0013的时候，将数据出栈并使用leave.s退出try区块转向IL_001b地址，然后将数据入栈并返回。

对于Test2来讲，执行到IL_000e或者IL_0012的时候, 直接退出，并将数据入栈然后返回。

这里对几个关键指令简单介绍一下

nop      do noting
stloc.0  Pop value from stack into local variable 0.
ldloc.0  Load local variable 0 onto stack.
br.s target branch to target, short form
leave.s target Exit a protected region of code, short form

下面我们看代码的实际运行情况，新建一个控制台Console程序，加入下面代码：

   点击左边图标展开代码
static void Main(string[] args)
{
    int times = 1000000;    //我们将结果放大100，0000倍
    long l1, l2,l3,l4, s1, s2;

    Console.WriteLine("Press any key to continue");
    Console.Read();

    for (int j = 0; j < 10; j++)
    {
        l1 = DateTime.Now.Ticks;

        for (int i = 0; i < times; i++)
            Test2(2, 4);

        l2 = DateTime.Now.Ticks;
        s1 = l2 - l1;
        Console.WriteLine("time spent:" + s1);

        l3 = DateTime.Now.Ticks;

        for (int i = 0; i < times; i++)
            Test1(2, 4);

        l4 = DateTime.Now.Ticks;
        s2 = l4 - l3;
        Console.WriteLine("time spent:" + s2);
        Console.WriteLine("difference:" + (s2 - s1) + ", rate:" + (float)(s2 - s1) / s1 / times);
    }
}

static int Test1(int a, int b)
{
    try
    {
        for (int i = 0; i < 100; i++) ;  // 模拟长时操纵
        if (a > b)
            return a;
        return b;
    }
    catch
    {
        return -1;
    }
}

static int Test2(int a, int b)
{
    for (int i = 0; i < 100; i++) ;  // 模拟长时操纵
    if (a > b)
        return a;
    return b;
}

运行后可以看到代码的差异，通常在0.0001%的差别以内。

第二点，如果发生异常，那么引发或处理异常时，将使用大量的系统资源和执行时间。引发异常只是为了处理确实异常的情况，而不是为了处理可预知的事件或流控制。例如，如果方法参数无效，而应用程序需要使用有效的参数调用方法，则可以引发异常。无效的方法参数意味着出现了异常情况。相反，用户偶尔会输入无效数据，这是可以预见的，因此如果用户输入无效，则不要引发异常。在这种情况下，请提供重试机制以便用户输入有效输入。

我们经常需要将一个字符串转换为int，比如将Request.QueryString["id"]这样的字符串转换为int，在asp.net 1.x时代，我们常使用下列方式

try
{
    int id = Int32.Parse("123");
}
catch(){}

这样的后果是如果出现转换异常，你将不得不牺牲大量的系统资源来处理异常，即使你没有编写任何异常处理代码。

当然你也可以编写大量的代码来检测和转换字符串来替代try/catch方式，而从asp.net 2.0以后，框架将这个检测转换过程封装到Int32.TryParse方法中，再也不用蹩脚的try/catch来处理了。

还要补充一点，就是finally中的代码是始终保证运行的，所以留给大家一个问题，下面代码执行后a的值是多少：

int a = 2;
try
{
    int i = Int32.Parse("s");
}
catch
{
    a = 1;
    return;
}
finally
{
    a = 3;
}

小节：本文主要对异常处理的3个常见误解进行了纠正。撰稿仓促，如有疏漏，烦请指出。

参考文献：

http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/library/system.exception(VS.80).aspx
http://msdn.microsoft.com/library/chs/default.asp?url=/library/CHS/cpguide/html/cpconexceptionsoverview.asp
《CIL Instruction Set Specification》
《Applied Microsoft.NET Framework Programming》