5.05. Исключения

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВВ РАЗРАБОТКЕ

Разработчику Архитектору

Исключения

Исключение (exception) — это событие, возникающее во время выполнения программы, которое нарушает нормальный ход выполнения и требует специальной обработки. Название «исключение» (exception) не случайно: оно означает отклонение от нормального сценария, а не просто «ошибку».

Ошибка (error) — это, как правило, системный сбой, который невозможно обработать (например, нехватка памяти). Исключение (exception) — это управляемое отклонение, которое можно предвидеть, перехватить и обработать.

Пример: Пользователь ввёл текст вместо числа. Это не «ошибка системы», а исключительная ситуация, которую программа может и должна обработать — например, попросить ввести число ещё раз. Таким образом, исключения — это не сбои, а часть логики приложения.

Все исключения в C# основаны на классе System.Exception. Это — базовый класс для всех исключений. .NET framework предоставляет класс System.Exception для обработки различных типов исключений, которые имеют место. Класс исключений является базовым классом среди других классов исключений.

System.Exception
├── System.SystemException (внутренние исключения .NET)
├── System.ApplicationException (устарело, не рекомендуется)
├── ArgumentException
│   ├── ArgumentNullException
│   └── ArgumentOutOfRangeException
├── InvalidOperationException
├── NullReferenceException
├── IOException
├── FormatException
└── DivideByZeroException

Все исключения — это объекты. Это значит, что у них есть свойства, методы и можно их расширять.

Основные блоки – try, catch, finally.

try {
    // Блок кода, в котором может произойти ошибка
}
catch (ExceptionType ex) {
    // Обработка исключения
}
finally {
    // Код, который выполнится всегда (например, освобождение ресурсов)
}

try — блок с «опасным» кодом. Содержит код, который может выбросить исключение.

try
{
    int number = int.Parse(input); // Может выбросить FormatException
    Console.WriteLine(100 / number); // Может выбросить DivideByZeroException
}

catch — обработка исключения. Выполняется, если в try возникло исключение указанного типа.

catch (FormatException ex)
{
    Console.WriteLine("Неверный формат числа.");
}
catch (DivideByZeroException ex)
{
    Console.WriteLine("Деление на ноль!");
}

Можно ловить общее исключение:

catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"Произошла ошибка: {ex.Message}");
}

Ловить Exception — последнее средство. Лучше указывать конкретные типы.

Можно использовать несколько catch-блоков, чтобы обработать разные типы исключений по-разному:

try {
    // ...
} catch (FileNotFoundException ex) {
    Console.WriteLine("Файл не найден: " + ex.Message);
} catch (UnauthorizedAccessException ex) {
    Console.WriteLine("Нет доступа: " + ex.Message);
} catch (Exception ex) {
    Console.WriteLine("Другая ошибка: " + ex.Message);
}

При наличии нескольких catch-блоков важен порядок. Более специфичные исключения должны идти раньше, чем общие.

finally — блок, который выполняется всегда. Выполняется в любом случае: было ли исключение, был ли return, break или goto.

finally
{
    // Освобождение ресурсов
    file?.Close();
    connection?.Dispose();
}

Он используется для закрытия файлов, освобождения соединений, очистки ресурсов. Начиная с C# 8, для таких задач лучше использовать using, но finally всё ещё актуален.

throw — генерация исключения вручную

if (age < 0)
{
    throw new ArgumentException("Возраст не может быть отрицательным.", nameof(age));
}

Можно выбрасывать:

Новые исключения: throw new ArgumentException(...);
Перебрасывать текущее: throw; (сохраняет стек-трейс);
Перебрасывать с изменением: throw ex; (теряет оригинальный стек — плохо!).

Типы исключений:

Исключение	Когда возникает?
`ArgumentException`	Передан недопустимый аргумент
`ArgumentNullException`	Аргумент равен `null`
`ArgumentOutOfRangeException`	Аргумент выходит за пределы допустимого диапазона
`InvalidOperationException`	Недопустимая операция в текущем состоянии объекта
`IOException`	Ошибки ввода/вывода (файлы, сеть)
`NullReferenceException`	Попытка вызвать метод у `null`-объекта
`IndexOutOfRangeException`	Выход за границы массива
`FormatException`	Неверный формат данных
`DivideByZeroException`	Деление на ноль (для целых чисел)

Совет: не ловите NullReferenceException — лучше проверяйте на null заранее.

Как читать стек-трейс (stack trace)?

Когда исключение не перехвачено, C# выводит стек-трейс — цепочку вызовов, по которой «всплывало» исключение. Для обычного пользователя это выглядит как «ошибка» с «крокозябрами», но нам нужно уметь их читать.

Пример:

System.FormatException: Input string was not in a correct format.
   at System.Number.ThrowOverflowOrFormatException(ParsingStatus status, TypeCode type)
   at System.Number.ParseInt32(ReadOnlySpan`1 value, NumberStyles styles, NumberFormatInfo info)
   at System.Int32.Parse(String s)
   at MyApp.Program.ParseAge(String input) in Program.cs:line 15
   at MyApp.Program.Main(String[] args) in Program.cs:line 8

Как читать:

Первая строка — тип исключения и сообщение.

Строки ниже — порядок вызовов «снизу вверх»:

Main вызвал ParseAge
ParseAge вызвал int.Parse
int.Parse выбросил исключение.

:line XX — номер строки в файле.

Это главный инструмент при отладке - чтобы понять, в чём проблема, нужно пойти по цепочки снизу вверх, и верхний метод будет говорить об ошибке.

AggregateException — исключения в многопоточности. В асинхронном и параллельном программировании (например, Task.WhenAll, Parallel.ForEach) может возникнуть несколько исключений одновременно. .NET объединяет их в один объект — AggregateException.

Пример:

try
{
    await Task.WhenAll(task1, task2, task3);
}
catch (AggregateException ex)
{
    foreach (var inner in ex.InnerExceptions)
    {
        Console.WriteLine($"Ошибка: {inner.Message}");
    }
}

AggregateException содержит коллекцию InnerExceptions, каждая из которых — отдельная ошибка.

Можно создавать свои классы исключений. Главное чтобы они наследовались от исключений.

public class InsufficientFundsException : Exception
{
    public decimal Balance { get; }
    public decimal Amount { get; }

    public InsufficientFundsException(decimal balance, decimal amount)
        : base($"Недостаточно средств: баланс {balance}, запрошено {amount}.")
    {
        Balance = balance;
        Amount = amount;
    }
}

Исключения​

Исключения