關於C#中async/await中的異常處理（上）-（轉載）

在同步編程中，一旦出現錯誤就會拋出異常，咱們可使用try…catch來捕捉異常，而未被捕獲的異常則會不斷向上傳遞，造成一個簡單而統一的錯誤處理機制。不過對於異步編程來講，異常處理一直是件麻煩的事情，這也是C#中async/await或是Jscex等異步編程模型的優點之一。可是，同步的錯誤處理機制，並不能徹底避免異步形式的錯誤處理方式，這須要必定實踐規範來保證，至少咱們須要瞭解async/await究竟是如何捕獲和分發異常的。在開發Jscex的過程當中，我也在C#內部郵件郵件列表中瞭解了不少關於TPL和C#異步特性的問題，錯誤處理也是其中之一。在此記錄一下吧。

 

 

使用try…catch捕獲異常

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首先咱們來看下這段代碼：

static async Task ThrowAfter(int timeout, Exception ex)
{
    await Task.Delay(timeout);
    throw ex;
}

static void PrintException(Exception ex)
{
    Console.WriteLine("Time: {0}\n{1}\n============", _watch.Elapsed, ex);
}

static Stopwatch _watch = new Stopwatch();

static async Task MissHandling()
{
    var t1 = ThrowAfter(1000, new NotSupportedException("Error 1"));
    var t2 = ThrowAfter(2000, new NotImplementedException("Error 2"));

    try
    {
        await t1;
    }
    catch (NotSupportedException ex)
    {
        PrintException(ex);
    }
}

static void Main(string[] args)
{
    _watch.Start();

    MissHandling();

    Console.ReadLine();
}

這段代碼的輸出以下：

Time: 00:00:01.2058970
System.NotSupportedException: Error 1
   at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16
--- End of stack trace from previous location where exception was thrown ---
   at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.ThrowForNonSuccess(Task task)
   at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(Task task)
   at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.GetResult()
   at AsyncErrorHandling.Program.d__3.MoveNext() in ...\Program.cs:line 33
============

在MissingHandling方法中，咱們首先使用ThrowAfter方法開啓兩個任務，它們會分別在一秒及兩秒後拋出兩個不一樣的異常。可是在接下來的try中，咱們只對t1進行await操做。很容易理解，t1拋出的NotSupportedException將被catch捕獲，耗時大約爲1秒左右——固然，從上面的數據能夠看出，其實t1在被「捕獲」時已經耗費了1.2時間，偏差較大。這是由於程序剛啓動，TPL內部正處於「熱身」狀態，在調度上會有較大開銷。這裏反卻是另外一個問題倒更值得關注：t2在兩秒後拋出的NotImplementedException到哪裏去了？

 

 

未捕獲的異常

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C#的async/await功能基於TPL的Task對象，每一個await操做符都是「等待」一個Task完成。在以前（或者說現在）的TPL中，Task對象的析構函數會查看它的Exception對象有沒有被「訪問」過，若是沒有，且Task對象出現了異常，則會拋出這個異常，最終致使的結果每每即是進程退出。所以，咱們必須當心翼翼地處理每個Task對象的錯誤，不得遺漏。在.NET 4.5中這個行爲被改變了，對於任何沒有被檢查過的異常，便會觸發TaskSchedular.UnobservedTaskException事件——若是您不監聽這個事件，未捕獲的異常也就這麼無影無蹤了。

爲此，咱們對Main方法進行一個簡單的改造。

static void Main(string[] args)
{
    TaskScheduler.UnobservedTaskException += (_, ev) => PrintException(ev.Exception);

    _watch.Start();

    MissHandling();

    while (true)
    {
        Thread.Sleep(1000);
        GC.Collect();
    }
}

改造有兩點，一是響應TaskScheduler.UnobservedTaskException，這天然沒必要多說。還有一點即是不斷地觸發垃圾回收，以便Finalizer線程調用析構函數。現在這段代碼除了打印出以前的信息以外，還會輸出如下內容：

Time: 00:00:03.0984560
System.AggregateException: A Task's exception(s) were not observed either by Waiting on the Task or accessing its Exception property. As a result, the unobserved exception was rethrown by the finalizer thread. ---> System.NotImplementedException: Error 2
   at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16
   --- End of inner exception stack trace ---
---> (Inner Exception #0) System.NotImplementedException: Error 2
   at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16<---
============

從上面的信息中能夠看出，UnobservedTaskException事件並不是在「拋出」異常後便當即觸發，而是在某次垃圾收集過程，從Finalizer線程裏觸發並執行。從中也不可貴出這樣的結論：即是該事件的響應方法不能過於耗時，更加不能阻塞，不然便會對程序性能形成災難性的影響。

那麼假如咱們要同時處理t1和t2中拋出的異常該怎麼作呢？此時即是Task.WhenAll方法上場的時候了：

static async Task BothHandled()
{
    var t1 = ThrowAfter(1000, new NotSupportedException("Error 1"));
    var t2 = ThrowAfter(2000, new NotImplementedException("Error 2"));
    
    try
    {
        await Task.WhenAll(t1, t2);
    }
    catch (NotSupportedException ex)
    {
        PrintException(ex);
    }
}

若是您執行這段代碼，會發現其輸出與第一段代碼相同，但其實不一樣的是，第一段代碼中t2的異常被「遺漏」了，而目前這段代碼t1和t2的異常都被捕獲了，只不過await語句僅僅「拋出」了「其中一個」異常而已。

WhenAll是一個輔助方法，它的輸入是n個Task對象，輸出則是個返回它們的結果數組的Task對象。新的Task對象會在全部輸入所有「結束」後才完成。在這裏「結束」的意思包括成功和失敗（取消也是失敗的一種，即拋出了OperationCanceledException）。換句話說，假如這n個輸入中的某個Task對象很快便失敗了，也必須等待其餘全部輸入對象成功或是失敗以後，新的Task對象纔算完成。而新的Task對象完成後又可能會有兩種表現：

• 全部輸入Task對象都成功了：則返回它們的結果數組。
• 至少一個輸入Task對象失敗了：則拋出「其中一個」異常。

所有成功的狀況自沒必要說，那麼在失敗的狀況下，什麼叫作拋出「其中一個」異常？若是咱們要處理全部拋出的異常該怎麼辦？下次咱們繼續討論這方面的問題。

 

 

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