Exception 简介以及都有哪些类型【C# 基础】

〇、前言

先来看一个简单的场景：

凌晨两点，报警响了。
日志里只有一行：System.Exception: 未知错误。
你盯着这行字看了十分钟，什么也做不了。
它告诉你“出事了”，但没告诉你是谁出的事、能不能重试、要不要回滚事务。
这个 catch 写得越“保险”，你现在就越无助。

C# 里所有异常都继承自 Exception，但 Exception 本身几乎不携带任何决策信息。真正能定位问题、写出健壮代码的，是那几十个具体子类。

本文就来介绍下都有哪些常用的类别，后续再根据类别，通过示例来详细介绍。最终讲清楚它们各自代表什么、该什么时候抛、该什么时候捕。

一、Exception 简介

Exception 是 C# 唯一的错误通信机制。它可以让错误被正确分类、正确传递、正确处理；也可以在 catch 时能区分“我的错”“用户的错”“环境的错”“救不了的错”，而不是把所有失败当成同一种东西处理。

System.Object
 └─ System.Exception                 ← 所有异常的基类（自定义异常也继承它）
      ├─ System.SystemException      ← CLR 抛出的异常（文档已不推荐以此为基类）
      └─ System.ApplicationException ← 早期留给用户异常的基类，现已废弃，别用它

注意：自定义异常请直接继承 Exception，不要再继承 ApplicationException。

Exception 的核心成员：

成员	说明
Message	错误描述文本
InnerException	引发当前异常的原始异常（包装异常时必设）
StackTrace	调用堆栈
HResult	COM/Win32 风格的错误码
Data	IDictionary，可附加自定义键值对
Source / TargetSite	抛出源、出错方法

C# 里所有异常都继承自 System.Exception。日常开发中真正高频使用的只有二三十个，按“用途”分组记忆比死记硬背更有效。下面就先简单列一下全部分类。

二、都有哪些分类？

2.1 参数校验类（最常用，占日常 50%+）

异常类型	触发场景	典型写法
ArgumentNullException	必填引用参数为 null	if (s == null) throw new ArgumentNullException(nameof(s));
ArgumentException	参数值语义非法（非 null 但不合理）	throw new ArgumentException("路径不能包含通配符", nameof(path));
ArgumentOutOfRangeException	数值超出允许范围	throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(count), count, "必须大于 0");
DuplicateWaitObjectException	等待对象数组中有重复项	较少手动抛

.NET 6+ 提供了更简洁的写法，推荐优先使用：

ArgumentNullException.ThrowIfNull(name);          // .NET 6+
ArgumentException.ThrowIfNullOrEmpty(name);       // .NET 7+
ArgumentException.ThrowIfNullOrWhiteSpace(name);  // .NET 8+

注意：NullReferenceException 不应该由用户手动抛出。它是运行时在解引用 null 时自动抛出的；参数为 null 时应抛 ArgumentNullException，二者语义完全不同。

 

2.2 对象状态与操作合法性

异常类型	何时使用
InvalidOperationException	对象当前状态不允许该操作。例如：未 Open 的 SqlConnection 执行查询、迭代器中集合被修改、枚举器已失效
ObjectDisposedException	对象已被 Dispose 后仍被使用（Dispose 模式的标准选择）
NotSupportedException	接口成员在当前实现中不支持。例如：只读 Stream 的 Write、IList.Add 在固定大小列表上
NotImplementedException	方法还没写完（临时占位），或明确留待子类实现
PlatformNotSupportedException	当前 OS/运行时不支持该 API（如 Linux 上调用 Windows 注册表 API）
TimeoutException	操作超时（常用于异步、通信、锁等待）

注意：NotSupportedException vs NotImplementedException：前者是“设计上就不支持”，后者是“还没做”。选错会让调用方误判。

 

2.3 集合与索引

IndexOutOfRangeException —— 数组/索引器越界

KeyNotFoundException —— Dictionary[key] 键不存在（建议先 TryGetValue）

ArrayTypeMismatchException —— 向数组写入不兼容类型（协变数组坑，如 object[] arr = new string[1]; arr[0] = 1;）

RankException —— 数组维度不匹配

InvalidOperationException —— 集合修改导致枚举失效（同上）

 

2.4 数值与类型转换

异常类型	场景
FormatException	字符串格式不对，如 int.Parse("abc")、DateTime.Parse
OverflowException	数值溢出（仅在 checked 上下文或 Parse 严格模式下抛出）
InvalidCastException	显式转换失败，如 (int)"123"、as 后强转
ArithmeticException	算术错误基类，一般用其子类
DivideByZeroException	整数除以 0（浮点除 0 得 Infinity，不抛）
NotFiniteNumberException	出现 NaN/Infinity（极少见）

实用建议：解析用户输入一律用 TryParse，避免靠 catch FormatException 做流程控制——性能差一个数量级。

 

2.5 文件与 IO（IOException 的子类）

IOException
 ├─ FileNotFoundException
 ├─ DirectoryNotFoundException
 ├─ PathTooLongException
 ├─ EndOfStreamException
 ├─ DriveNotFoundException
 ├─ FileLoadException        ← 程序集加载失败（权限/平台问题）
 └─ BadImageFormatException  ← DLL/程序集格式损坏或位数不匹配（32 vs 64）

另外还有两个容易混淆的：

• UnauthorizedAccessException —— 权限不足、文件只读、路径是目录等（不属于 IOException）
• DirectoryNotFoundException —— 路径部分不存在

try { File.ReadAllText(path); }
catch (FileNotFoundException) { /* 明确提示用户 */ }
catch (UnauthorizedAccessException) { /* 权限问题 */ }
catch (IOException ex) { /* 其他 IO 错误兜底 */ }

 

2.6 反射与程序集加载

TypeLoadException / ReflectionTypeLoadException —— 类型加载失败（后者含 LoaderExceptions 详细数组）。

TypeInitializationException —— 静态构造函数抛错（InnerException 才是真凶）。

MissingMethodException / MissingFieldException —— 版本不匹配，成员不存在。

MemberAccessException（基类）/ MethodAccessException / FieldAccessException / MissingMemberException。

TargetInvocationException —— 反射调用（MethodInfo.Invoke）时目标方法抛错，真实异常在 InnerException。

DllNotFoundException / EntryPointNotFoundException —— P/Invoke 找不到 native DLL 或入口函数。

 

2.7 并发、任务与异步

异常类型	说明
AggregateException	Task / PLINQ 把多个异常打包。用 Flatten().InnerExceptions 遍历
TaskCanceledException	Task 被取消（继承自 OperationCanceledException）
OperationCanceledException	CancellationToken 触发取消
ThreadInterruptedException	线程被中断
ThreadAbortException	Thread.Abort（已过时，.NET Core 上不再支持）
TimeoutException	异步超时

 

2.8 内存与线程严重异常

OutOfMemoryException —— 内存不足。注意：大对象分配失败、甚至某些集合扩容失败都可能抛它；捕获后通常无法恢复。

StackOverflowException —— 栈溢出（无限递归）。.NET 2.0 起无法被 catch，进程直接终止。

InsufficientMemoryException / MemoryFailPoint —— 内存检查点。

AppDomainUnloadedException —— 访问已卸载的 AppDomain。

ThreadAbortException —— 线程中止。

 

2.9 互操作与系统层

COMException —— COM 调用失败，ErrorCode 为 HRESULT。

SEHException —— 非托管结构化异常。

Win32Exception —— Win32 API 错误（NativeErrorCode + Message 自动取系统描述）。

SecurityException / VerificationException —— 代码访问安全（现代 .NET 中基本消失）。

SerializationException —— 序列化失败。

HttpRequestException（System.Net.Http）—— HTTP 请求失败。

DbException / SqlException（ADO.NET）—— 数据库错误，含 Number、State、ErrorCode。

 

三、常见的抛异常的场景对应的 Exception 类型

想表达的意思	应该抛
参数是 null	ArgumentNullException
参数值不合理	ArgumentException / ArgumentOutOfRangeException
对象状态不对（顺序错了、没初始化）	InvalidOperationException
已经 Dispose 了	ObjectDisposedException
这个实现天生不支持	NotSupportedException
还没写	NotImplementedException
平台不支持	PlatformNotSupportedException
超时	TimeoutException
找不到文件/配置	FileNotFoundException / KeyNotFoundException
外部依赖失败（网络、DB）	HttpRequestException / DbException，或包一层自定义异常
业务规则违反	自定义异常（如 OrderCannotBeShippedException）

本文就介绍到这里，后续再针对各个类型进行详细介绍和示例。