跟着AI学习C# Day17

📅 Day 17：异常处理与日志记录（Exception Handling & Logging）

✅ 学习目标：

• 理解什么是异常（Exception），它在程序运行时的作用；
• 掌握使用 try-catch-finally 进行基本的异常捕获和处理；
• 理解不同类型的异常及其应用场景；
• 学会使用 C# 中的内置异常类；
• 理解日志记录的重要性；
• 能够使用 ILogger 或 ILoggerProvider 实现基础日志记录；
• 编写一个具有异常处理和日志记录功能的小型文件读写工具。

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🧠 一、什么是异常（Exception）？

异常（Exception） 是程序在运行过程中发生的错误或意外行为。如果不加以处理，这些异常会导致程序崩溃。

C# 提供了结构化的异常处理机制，使我们可以在程序出错时优雅地进行恢复、提示用户或记录错误信息。

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🛑 常见异常类型

异常类型	描述
Exception	所有异常的基类
NullReferenceException	尝试访问 null 对象的成员
FileNotFoundException	文件未找到
IOException	输入/输出错误，如无法读取文件
UnauthorizedAccessException	没有权限访问某个资源
FormatException	字符串格式不正确，如转换失败
IndexOutOfRangeException	数组索引超出范围

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🔁 二、异常处理语法：try-catch-finally

try
{// 可能引发异常的代码
}
catch (Exception ex)
{// 处理异常Console.WriteLine("发生异常：" + ex.Message);
}
finally
{// 总是执行，用于释放资源等操作
}

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✅ 示例 1：捕获特定异常

try
{int.Parse("abc");  // 会抛出 FormatException
}
catch (FormatException ex)
{Console.WriteLine("格式错误：" + ex.Message);
}
catch (Exception ex)
{Console.WriteLine("未知错误：" + ex.Message);
}

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✅ 示例 2：多异常处理（.NET 6+ 支持 catch when 条件过滤）

try
{object obj = null;Console.WriteLine(obj.ToString());
}
catch (NullReferenceException ex) when (ex.Message.Contains("obj"))
{Console.WriteLine("空引用异常，但仅处理特定条件");
}
catch (NullReferenceException)
{Console.WriteLine("普通空引用异常");
}

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🧱 三、自定义异常（Custom Exception）

你可以创建自己的异常类来表示业务逻辑中的特定错误。

public class InvalidAgeException : Exception
{public InvalidAgeException() : base("年龄无效，请输入大于0的整数。") { }
}class Program
{static void ValidateAge(int age){if (age <= 0)throw new InvalidAgeException();}static void Main(){try{ValidateAge(-5);}catch (InvalidAgeException ex){Console.WriteLine("自定义异常：" + ex.Message);}}
}

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📝 四、什么是日志记录（Logging）？

日志记录（Logging） 是将程序运行过程中的信息保存到文本文件、数据库或其他存储介质中的一种方式。它对于调试、监控系统状态、分析问题原因非常重要。

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🧩 五、C# 中的日志记录方法

方式 1：使用 Console.WriteLine()（适合简单调试）

Console.WriteLine($"[INFO] 正在加载配置文件...");

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方式 2：写入日志文件（推荐做法）

string logPath = "app.log";
string message = $"[{DateTime.Now}] [ERROR] 发生异常：{ex.Message}{Environment.NewLine}";File.AppendAllText(logPath, message);

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方式 3：使用 Microsoft.Extensions.Logging（适用于 .NET Core / .NET 5+）

安装包：

dotnet add package Microsoft.Extensions.Logging
dotnet add package Microsoft.Extensions.Logging.Console

示例代码：

using Microsoft.Extensions.Logging;class Program
{static void Main(){using var loggerFactory = LoggerFactory.Create(builder =>{builder.AddSimpleConsole(options => options.IncludeScopes = true);});ILogger logger = loggerFactory.CreateLogger<Program>();logger.LogInformation("程序启动成功");logger.LogWarning("这是一个警告信息");logger.LogError("这是一个错误信息");}
}

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💪 实战练习：带异常处理和日志记录的文件读写器

功能要求：

• 用户输入文件名并尝试读取内容；
• 如果文件不存在或读取失败，捕获异常；
• 所有操作记录日志到文件；
• 使用自定义异常处理非法输入。

示例代码：

using System;
using System.IO;class Program
{static string logPath = "file_reader_log.txt";static void Main(){while (true){Console.Write("请输入要读取的文件路径（输入 q 退出）：");string path = Console.ReadLine();if (path.ToLower() == "q")break;try{string content = ReadFileContent(path);Console.WriteLine("文件内容如下：\n" + content);}catch (FileNotFoundException ex){LogError(ex.Message);Console.WriteLine("错误：" + ex.Message);}catch (IOException ex){LogError(ex.Message);Console.WriteLine("IO 错误：" + ex.Message);}catch (InvalidFilePathException ex){LogError(ex.Message);Console.WriteLine("路径错误：" + ex.Message);}catch (Exception ex){LogError(ex.Message);Console.WriteLine("未知错误：" + ex.Message);}}}static string ReadFileContent(string path){if (string.IsNullOrWhiteSpace(path))throw new InvalidFilePathException("文件路径不能为空");if (!File.Exists(path))throw new FileNotFoundException("文件不存在", path);return File.ReadAllText(path);}static void LogError(string message){string logEntry = $"[{DateTime.Now}] {message}{Environment.NewLine}";File.AppendAllText(logPath, logEntry);}
}public class InvalidFilePathException : Exception
{public InvalidFilePathException(string message) : base(message) { }
}

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📝 小结

今天你学会了：

• 如何使用 try-catch-finally 捕获和处理异常；
• 理解了常见异常类型及其用途；
• 掌握了如何编写自定义异常类以增强程序可维护性；
• 学会了多种方式实现日志记录，包括控制台、文件和 Microsoft.Extensions.Logging；
• 编写了一个完整的带异常处理和日志记录的文件读写工具。

这些技能将帮助你在开发健壮的应用程序、提升用户体验和排查生产环境问题方面大显身手！

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🧩 下一步学习方向（Day 18）

明天我们将进入一个新的主题 —— 多线程编程（Multithreading），你将学会如何利用多线程提高程序性能，避免界面冻结，并发执行任务。