.NET 6开发TodoList应用之实现全局异常处理

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需求

因为在项目中，会有各种各样的领域异常或系统异常被抛出来，那么在Controller里就需要进行完整的try-catch捕获，并根据是否有异常抛出重新包装返回值。这是一项机械且繁琐的工作。有没有办法让框架自己去做这件事呢？

有的，解决方案的名称叫做全局异常处理，或者叫做如何让接口优雅地失败。

目标

我们希望将异常处理和消息返回放到框架中进行统一处理，摆脱Controller层的try-catch块。

原理和思路

一般而言用来实现全局异常处理的思路有两种，但是出发点都是通过.NET Web API的管道中间件Middleware Pipeline实现的。第一种方式是通过.NET内建的中间件来实现；第二种是完全自定义中间件实现。

我们会简单地介绍一下如何通过内建中间件实现，然后实际使用第二种方式来实现我们的代码，大家可以比较一下异同。

在Api项目中创建Models文件夹并创建ErrorResponse类。

ErrorResponse.cs

using System.Net;
using System.Text.Json;

namespace TodoList.Api.Models;

public class ErrorResponse
{
    public HttpStatusCode StatusCode { get; set; } = HttpStatusCode.InternalServerError;
    public string Message { get; set; } = "An unexpected error occurred.";
    public string ToJsonString() => JsonSerializer.Serialize(this);
}

创建Extensions文件夹并新建一个静态类ExceptionMiddlewareExtensions实现一个静态扩展方法:

ExceptionMiddlewareExtensions.cs

using System.Net;
using Microsoft.AspNetCore.Diagnostics;
using TodoList.Api.Models;

namespace TodoList.Api.Extensions;

public static class ExceptionMiddlewareExtensions
{
    public static void UseGlobalExceptionHandler(this WebApplication app)
    {
        app.UseExceptionHandler(appError =>
        {
            appError.Run(async context =>
            {
                context.Response.ContentType = "application/json";

                var errorFeature = context.Features.Get<IExceptionHandlerFeature>();
                if (errorFeature != null)
                {
                    await context.Response.WriteAsync(new ErrorResponse
                    {
                        StatusCode = (HttpStatusCode)context.Response.StatusCode,
                        Message = errorFeature.Error.Message
                    }.ToJsonString());
                }
            });
        });
    }
}

在中间件配置的最开始配置好，注意中间件管道是有顺序的，把全局异常处理放到第一步（同时也是请求返回的最后一步）能确保它能拦截到所有可能发生的异常。即这个位置：

var app = builder.Build();
app.UseGlobalExceptionHandler();

就可以实现全局异常处理了。接下来我们看如何完全自定义一个全局异常处理的中间件，其实原理是完全一样的，只不过我更偏向自定义中间件的代码组织方式，更加简洁和一目了然。

与此同时，我们希望对返回值进行格式上的统一包装，于是定义了这样的返回类型：

ApiResponse.cs

using System.Text.Json;

namespace TodoList.Api.Models;

public class ApiResponse<T>
{
    public T Data { get; set; }
    public bool Succeeded { get; set; }
    public string Message { get; set; }

    public static ApiResponse<T> Fail(string errorMessage) => new() { Succeeded = false, Message = errorMessage };
    public static ApiResponse<T> Success(T data) => new() { Succeeded = true, Data = data };

    public string ToJsonString() => JsonSerializer.Serialize(this);
}

实现

在Api项目中新建Middlewares文件夹并新建中间件GlobalExceptionMiddleware

GlobalExceptionMiddleware.cs

using System.Net;
using TodoList.Api.Models;

namespace TodoList.Api.Middlewares;

public class GlobalExceptionMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

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

    public async Task InvokeAsync(HttpContext context)
    {
        try
        {
            await _next(context);
        }
        catch (Exception exception)
        {
            // 你可以在这里进行相关的日志记录
            await HandleExceptionAsync(context, exception);
        }
    }

    private async Task HandleExceptionAsync(HttpContext context, Exception exception)
    {
        context.Response.ContentType = "application/json";
        context.Response.StatusCode = exception switch
        {
            ApplicationException => (int)HttpStatusCode.BadRequest,
            KeyNotFoundException => (int)HttpStatusCode.NotFound,
            _ => (int)HttpStatusCode.InternalServerError
        };

        var responseModel = ApiResponse<string>.Fail(exception.Message);

        await context.Response.WriteAsync(responseModel.ToJsonString());
    }
}

这样我们的ExceptionMiddlewareExtensions就可以写成下面这样了：

ExceptionMiddlewareExtensions.cs

using TodoList.Api.Middlewares;

namespace TodoList.Api.Extensions;

public static class ExceptionMiddlewareExtensions
{
    public static WebApplication UseGlobalExceptionHandler(this WebApplication app)
    {
        app.UseMiddleware<GlobalExceptionMiddleware>();
        return app;
    }
}

验证

首先我们需要在Controller中包装我们的返回值，举一个CreateTodoList的例子，其他的类似修改：

TodoListController.cs

[HttpPost]
public async Task<ApiResponse<Domain.Entities.TodoList>> Create([FromBody] CreateTodoListCommand command)
{
    return ApiResponse<Domain.Entities.TodoList>.Success(await _mediator.Send(command));
}

还记得我们在TodoList的领域实体上有一个Colour的属性吗，它是一个值对象，并且在赋值的过程中我们让它有机会抛出一个UnsupportedColourException，我们就用这个领域异常来验证全局异常处理。

为了验证需要，我们可以对CreateTodoListCommand做一些修改，让它接受一个Colour的字符串，相应修改如下：

CreateTodoListCommand.cs

public class CreateTodoListCommand : IRequest<Domain.Entities.TodoList>
{
    public string? Title { get; set; }
    public string? Colour { get; set; }
}

// 以下代码位于对应的Handler中，省略其他...
var entity = new Domain.Entities.TodoList
{
    Title = request.Title,
    Colour = Colour.From(request.Colour ?? string.Empty)
};

启动Api项目，我们试图以一个不支持的颜色来创建TodoList：

请求

响应

顺便去看下正常返回的格式是否按我们预期的返回，下面是请求所有TodoList集合的接口返回：

可以看到正常和异常的返回类型已经统一了。

总结

其实实现全局异常处理还有一种方法是通过Filter来做，具体方法可以参考这篇文章：Filters in ASP.NET Core，我们之所以不选择Filter而使用Middleware主要是基于简单、易懂，并且作为中间件管道的第一个个中间件加入，有效地覆盖包括中间件在内的所有组件处理过程。Filter的位置是在路由中间件作用之后才被调用到。实际使用中，两种方式都有应用。

下一篇我们来实现PUT请求。