.NET Core：处理全局异常

一、前言

在程序设计中，我们会遇到各种各样的异常问题，一个好的异常处理解决方案能够帮助开发者快速的定位问题，也能够给用户更好的用户体验。那么我们在AspNetCore中该如何捕获和处理异常呢？我们以一个WebApi项目为例，讲解如何捕获和处理异常。

二、异常处理

1、异常处理

开发过ASP.NET程序的人都知道：IExceptionFilter。这个过滤器同样在AspNetCore中也可以用来捕获异常。不过，对于使用IExceptionFilter，更建议使用它的异步版本：IAsyncExceptionFilter。那么该如何使用过滤器呢？下面以IAsyncExceptionFilter为例，对于同步版本其实也是一样的。

我们在项目中添加一个Model文件夹，存放返回结果实体类，这里定义一个泛型类：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;

namespace ExceptionDemo.Model
{
    public class ResultModel<T>
    {
        /// <summary>
        /// 返回结果编码 0：失败 1：成功
        /// </summary>
        public int ResultCode { get; set; }

        /// <summary>
        /// 返回结果内容 成功：Success  失败：异常内容
        /// </summary>
        public string ResultMsg { get; set; }

        /// <summary>
        /// 返回结果 成功：返回T类型数据 失败：默认null
        /// </summary>
        public T ResultData { get; set; }
    }
}

我们在项目中添加一个Filter文件夹，所有的过滤器都放在该文件夹下面。然后添加一个类：CustomerExceptionFilter，并使该类继承自IAsyncExceptionFilter。代码如下：

using ExceptionDemo.Model;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc.Filters;
using Newtonsoft.Json;
using System.Threading.Tasks;

namespace ExceptionDemo.Filter
{
    /// <summary>
    /// 自定义异常过滤器
    /// </summary>
    public class CustomerExceptionFilter : IAsyncExceptionFilter
    {
        /// <summary>
        /// 重写OnExceptionAsync方法，定义自己的处理逻辑
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <returns></returns>
        public Task OnExceptionAsync(ExceptionContext context)
        {
            // 如果异常没有被处理则进行处理
            if(context.ExceptionHandled==false)
            {
                // 定义返回类型
                var result = new ResultModel<string>
                {
                    ResultCode = 0,
                    ResultMsg = context.Exception.Message
                };
                context.Result = new ContentResult
                {
                    // 返回状态码设置为200，表示成功
                      StatusCode = StatusCodes.Status200OK,
                      // 设置返回格式
                      ContentType="application/json;charset=utf-8",
                      Content=JsonConvert.SerializeObject(result)
                };
            }
            // 设置为true，表示异常已经被处理了
            context.ExceptionHandled = true;
            return Task.CompletedTask;
        }
    }
}

上面的代码很简单，我们新建了一个自定义的异常过滤器，然后在OnExceptionAsync方法中定义自己的处理逻辑，报错之后依然让http返回状态码为200，并且将错误信息返回到客户端。

然后添加一个控制器，命名为ExceptionFilter，在控制器中模拟发生异常的情况：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
using ExceptionDemo.Model;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

namespace ExceptionDemo.Controllers
{
    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class ExceptionFilterController : ControllerBase
    {
        [HttpGet]
        public async Task<ResultModel<int>> Get()
        {
            int i = 0;
            int k = 10;
            // 这里会发生异常
            int j = await Task.Run<int>(() => 
            {
                return k / i;
            });


            return new ResultModel<int>()
            {
                ResultCode=1,
                ResultMsg="Success",
                ResultData=j
            };
        }
    }
}

最后我们需要把自定义的异常过滤器进行注入，这里选择使用全局注入的方式，在Startup类的ConfigureServices方法中进行注入：

services.AddControllers(options => 
{
      options.Filters.Add(new CustomerExceptionFilter());
});

然后运行程序，查看结果：

如何我们没有使用过滤器捕获和处理异常，我们将得到Http状态码为500的内部错误，这种错误不方便定位问题，而且给客户端返回的信息也不够友好。使用了过滤器处理异常，进行特殊处理之后就会显得很友好了。

在上面自定义过滤器的代码中，有下面的一行代码：

context.ExceptionHandled = true;

注意：这句代码很关键，当你处理完异常之后，一定要将此属性更改为true，表示异常已经处理过了，这样其他地方就不会在处理这个异常了。 

2、使用中间件处理异常

我们知道，AspNetCore的管道模型具有层层传递的特点，那么我们就可以在管道中实现全局异常捕获。我们新创建一个自定义的异常中间件：

using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using System;
using System.Text.Json;
using System.Threading.Tasks;

namespace ExceptionDemo.Middleware
{
    /// <summary>
    /// 自定义异常中间件
    /// </summary>
    public class CustomerExceptionMiddleware
    {
        /// <summary>
        /// 委托
        /// </summary>
        private readonly RequestDelegate _next;

        public CustomerExceptionMiddleware(RequestDelegate next)
        {
            _next = next;
        }

        public async Task Invoke(HttpContext context)
        {
            try
            {
                await _next(context);
            }
            catch (Exception ex)
            {

                context.Response.ContentType = "application/problem+json";

                var title = "An error occured: " + ex.Message;
                var details = ex.ToString();

                var problem = new ProblemDetails
                {
                    Status = 200,
                    Title = title,
                    Detail = details
                };

                var stream = context.Response.Body;
                await JsonSerializer.SerializeAsync(stream, problem);
            }
        }
    }
}

然后在新建一个扩展方法：

using Microsoft.AspNetCore.Builder;

namespace ExceptionDemo.Middleware
{
    /// <summary>
    /// 静态类
    /// </summary>
    public static class ExceptionMiddlewareExtension
    {
        /// <summary>
        /// 静态方法
        /// </summary>
        /// <param name="app">要进行扩展的类型</param>
        public static void UseExceptionMiddleware(this IApplicationBuilder app)
        {
            app.UseMiddleware(typeof(CustomerExceptionMiddleware));
        }
    }
}

最后在Startup类的Configure方法中使用自定义的异常中间件：

app.UseExceptionMiddleware();

然后我们注释掉上面注册的异常过滤器，运行程序进行访问：

这样也可以捕获到异常。

3、使用框架自带异常中间件

 我们首先看下面一段代码：

if (env.IsDevelopment())
{
       app.UseDeveloperExceptionPage();
}

这段代码在我们使用AspNetCore创建一个WebApi项目时就会看到，如果是创建的MVC项目，是下面一段代码：

if (env.IsDevelopment())
{
    app.UseDeveloperExceptionPage();
}
else
{
    app.UseExceptionHandler("/Error");
}

这两段代码的作用就是捕获和处理异常，是第一个被添加到管道中的中间件。

UseDeveloperExceptionPage的意思很好理解：对于开发模式，一旦报错就跳转到错误堆栈页面。而第二个UseExceptionHandler也很有意思，从它的名字中我们大致可以猜出它肯定是个错误拦截程序。那么它和上面自定义的异常处理中间件有什么区别呢？

UseExceptionHandler其实就是默认的错误处理。它其实也是一个中间件，它的原名叫做ExceptionHandlerMiddleware。在使用UseExceptionHandler方法时，我们可以选填各种参数。比如上面的第二段代码，填入了“/Error”参数，表示当产生异常的时候，将定位到对应的路径，这里定位的页面就是“http://localhost:5001/Error”。这是MVC中自带的一个错误页面，当然，你也可以指定自己定义的一个页面。

UseExceptionHandler还有一个指定ExceptionHandlerOptions参数的扩展方法，该参数是ExceptionHandlerMiddleware中间件的重要参数：

参数名	说明
ExceptionHandlingPath	重定向的路径，比如刚才的 ""/Error"" 实际上就是指定的该参数
ExceptionHandler	错误拦截处理程序

ExceptionHandler允许我们在ExceptionHandlerMiddleware内部指定咱们自己的异常处理逻辑。而该参数的类型为RequestDelegate类型的委托。因此，UseExceptionHandler提供了一个简便的写法，可以让我们在ExceptionHandlerMiddleware中新建自定义的错误拦截管道来处理异常：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text.Json;
using System.Threading.Tasks;
using ExceptionDemo.Filter;
using ExceptionDemo.Middleware;
using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Diagnostics;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Logging;

namespace ExceptionDemo
{
    public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }

        public IConfiguration Configuration { get; }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            #region 注册全局异常过滤器
            //services.AddControllers(options => 
            //{
            //    options.Filters.Add(new CustomerExceptionFilter());
            //});
            #endregion

            services.AddControllers();
        }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to configure the HTTP request pipeline.
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }
            else
            {
                app.UseExceptionHandler(builder => builder.Use(ExceptionHandlerDemo));
            }

            
            app.UseExceptionMiddleware();

            app.UseRouting();

            app.UseAuthorization();

            app.UseEndpoints(endpoints =>
            {
                endpoints.MapControllers();
            });
        }

        private async Task ExceptionHandlerDemo(HttpContext httpContext,Func<Task> next)
        {
            //该信息由ExceptionHandlerMiddleware中间件提供，里面包含了ExceptionHandlerMiddleware中间件捕获到的异常信息。
            var exceptionDetails = httpContext.Features.Get<IExceptionHandlerFeature>();
            var ex = exceptionDetails?.Error;

            if (ex != null)
            {
                httpContext.Response.ContentType = "application/problem+json";

                var title = "An error occured: " + ex.Message;
                var details = ex.ToString();

                var problem = new ProblemDetails
                {
                    Status = 500,
                    Title = title,
                    Detail = details
                };

                var stream = httpContext.Response.Body;
                await JsonSerializer.SerializeAsync(stream, problem);
            }
        }
    }
}

三、中间件和过滤器的比较

在上面的例子中，我们分别使用了中间件和过滤器的方式来处理异常，那么中间件和过滤器有什么区别呢？两者的区别：拦截范围的不同。

IExceptionFilter作为一种过滤器，它需要在控制器发现错误之后将错误信息提交给它处理，因此它的异常处理范围是控制器内部。如果我们想捕获进入控制器之前的一些错误，IExceptionFilter是捕获不到的。而对于ExceptionHandlerMiddleware异常中间件来说就很容易了，它作为第一个中间件被添加到管道中，在它之后发生的任何异常都可以捕获的到。

那么为什么要有两种异常处理的方式呢？只使用ExceptionHandlerMiddleware中间件处理异常不可以吗？它可以捕获任何时候发生的异常，为什么还要有过滤器呢？如果你想在控制器发生异常时快速捕获和处理异常，那么使用过滤器处理异常是非常不错的选择。如果是控制器内部发生了异常，首先是由过滤器捕获到异常，最后才是中间件捕获到异常。

我们在自定义过滤器的时候有这样一段代码：context.ExceptionHandled = true;如果在自定义过滤器中将异常标记为已经处理之后，则第一个异常处理中间件就认为没有错误了，不会进入到处理逻辑中了。所以，如果不把 ExceptionHandled属性设置为true，可能出现异常处理结果被覆盖的情况。