如何正确实现一个自定义 Exception

最近在公司的项目中，编写了几个自定义的 Exception 类。提交 PR 的时候，sonarqube 提示这几个自定义异常不符合 ISerializable patten. 花了点时间稍微研究了一下，把这个问题解了。今天在此记录一下，可能大家都会帮助到大家。

自定义异常

编写一个自定义的异常，继承自 Exception，其中定义一个 ErrorCode 来存储异常编号。平平无奇的一个类，太常见了。大家觉得有没有什么问题？

    [Serializable]
    public class MyException : Exception
    {
        public string ErrorCode { get;}

        public MyException(string message, string errorCode) : base(message)
        {
            ErrorCode = errorCode;
        }
    }

如我们对这个异常编写一个简单的单元测试。步骤如下：

        [TestMethod()]
        public void MyExceptionTest()
        {
            // arrange
            var orignalException = new MyException("Hi", "1000");
            var bf = new BinaryFormatter();
            var ms = new MemoryStream();

            // act
            bf.Serialize(ms, orignalException);
            ms.Seek(0, 0);
            var newException = bf.Deserialize(ms) as MyException;

            // assert
            Assert.AreEqual(orignalException.Message, newException.Message);
            Assert.AreEqual(orignalException.ErrorCode, newException.ErrorCode);
        }

这个测试主要是对一个 MyException 的实例使用 BinaryFormatter 进行序列化，然后反序列化成一个新的对象。将新旧两个对象的 ErrorCode 跟 Message 字段进行断言，也很简单。
让我们运行一下这个测试，很可惜失败了。测试用例直接抛了一个异常，大概是说找不到序列化构造器。

Designing Custom Exceptions Guideline

简单的搜索了一下，发现微软有对于自定义 Exception 的
Designing Custom Exceptions
。
总结一下大概有以下几点：

• 一定要从 System.Exception 或其他常见基本异常之一派生异常。

• 异常类名称一定要以后缀 Exception 结尾。

• 应使异常可序列化。 异常必须可序列化才能跨越应用程序域和远程处理边界正确工作。

• 一定要在所有异常上都提供（至少是这样）下列常见构造函数。 确保参数的名称和类型与在下面的代码示例中使用的那些相同。

public class NewException : BaseException, ISerializable
{
    public NewException()
    {
        // Add implementation.
    }
    public NewException(string message)
    {
        // Add implementation.
    }
    public NewException(string message, Exception inner)
    {
        // Add implementation.
    }

    // This constructor is needed for serialization.
   protected NewException(SerializationInfo info, StreamingContext context)
   {
        // Add implementation.
   }
}

按照上面的 guideline 重新改一下我们的 MyException，主要是添加了几个构造器。修改后的代码如下：

    [Serializable]
    public class MyException : Exception
    {
        public string ErrorCode { get; }

        public MyException()
        {
        }

        public MyException(string message, string errorCode) : base(message)
        {
            ErrorCode = errorCode;
        }

        public MyException(string message, Exception inner): base(message, inner)
        {
        }

        protected MyException(SerializationInfo info, StreamingContext context)
        {
        }

    }

很可惜按照微软的 guideline 单元测试还是没通过。获取 Message 字段的时候会直接 throw 一个 Exception。

那么到底该怎么实现呢？

正确的方式

我们还是按照微软 guideline 进行编写，但是在序列化构造器的上调用 base 的构造器。并且 override 基类的 GetObjectData 方法。

    [Serializable]
    public class MyException : Exception
    {
        public string ErrorCode { get; }

        public MyException()
        {
        }

        public MyException(string message, string errorCode) : base(message)
        {
            ErrorCode = errorCode;
        }

        public MyException(string message, Exception inner): base(message, inner)
        {
        }

        protected MyException(SerializationInfo info, StreamingContext context): base(info, context)
        {
            // Set the ErrorCode value from info dictionary.
            ErrorCode = info.GetString("ErrorCode");
        }

        public override void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
        {
            if (!string.IsNullOrEmpty(ErrorCode))
            {
                // Add the ErrorCode to the SerializationInfo dictionary.
                info.AddValue("ErrorCode", ErrorCode);
            }
            base.GetObjectData(info, context);
        }
    }

在序列化构造器里从 SerializationInfo 对象里恢复 ErrorCode 的值。调用 base 的构造可以确保基类的 Message 字段被正确的还原。这里与其说是序列化构造器不如说是反序列化构造器，因为这个构造器会在反序列化恢复成对象的时候被调用。

   protected MyException(SerializationInfo info, StreamingContext context): base(info, context)
        {
            // Set the ErrorCode value from info dictionary.
            ErrorCode = info.GetString("ErrorCode");
        }

这个 GetObjectData 方法是 ISerializable 接口提供的方法，所以基类里肯定有实现。我们的子类需要 override 它。把自己需要序列化的字段添加到 SerializationInfo 对象中，这样在上面反序列化的时候确保可以把字段的值给恢复回来。记住不要忘记调用 base.GetObjectData(info, context), 确保基类的字段数据能正确的被序列化。

    public override void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
        {
            if (!string.IsNullOrEmpty(ErrorCode))
            {
                // Add the ErrorCode to the SerializationInfo dictionary.
                info.AddValue("ErrorCode", ErrorCode);
            }
            base.GetObjectData(info, context);
        }

再次运行单元测试，这次顺利的通过了💯，说明 Message 跟 ErrorCode 字段在反序列化后成功的被恢复了。

总结

自定义异常是大家日常编码过程中非常常见的操作。但是看来要写好一个自定义异常类也不是那么简单。总结一下需要注意以下几点：

1. 添加 [Serializable] Attribute
2. 遵守微软的 guideline，特别是构造器部分 Designing Custom Exceptions Guideline
   
3. 在序列化构造器对字段值进行恢复，不要忘记调用基类的序列化构造器
4. 重写 GetObjectData 方法，把需要序列化的字段添加到 SerializationInfo 对象上，同样不要忘记调用基类的 GetObjectData
   这个问题虽然在自定义 Exception 上暴露出来，其实可以推广到所有实现 ISerializable 接口的类都需要注意 3，4 两点。

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