在同步编程中，一旦出现错误就会抛出异常，我们可以使用try…catch来捕捉异常，而未被捕获的异常则会不断向上传递，形成一个简单而统一的错误处理机制。不过对于异步编程来说，异常处理一直是件麻烦的事情，这也是C#中async/await或是等异步编程模型的优势之一。但是，同步的错误处理机制，并不能完全避免异步形式的错误处理方式，这需要一定实践规范来保证，至少我们需要了解async/await到底是如何捕获和分发异常的。在开发Jscex的过程中，我深入了解了很多关于TPL和C#异步特性方面的问题，错误处理自然也是其中之一。
使用try…catch捕获异常
首先我们来看下这段代码：
static async Task ThrowAfter(int timeout, Exception ex){ await Task.Delay(timeout); throw ex;}static void PrintException(Exception ex){ Console.WriteLine("Time: {0}\n{1}\n============", _watch.Elapsed, ex);}static Stopwatch _watch = new Stopwatch();static async Task MissHandling(){ var t1 = ThrowAfter(1000, new NotSupportedException("Error 1")); var t2 = ThrowAfter(2000, new NotImplementedException("Error 2")); try { await t1; } catch (NotSupportedException ex) { PrintException(ex); }}static void Main(string[] args){ _watch.Start(); MissHandling(); Console.ReadLine();}
这段代码的输出如下：
Time: 00:00:01.2058970System.NotSupportedException: Error 1 at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16--- End of stack trace from previous location where exception was thrown --- at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.ThrowForNonSuccess(Task task) at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(Task task) at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.GetResult() at AsyncErrorHandling.Program.d__3.MoveNext() in ...\Program.cs:line 33============
在MissingHandling方法中，我们首先使用ThrowAfter方法开启两个任务，它们会分别在一秒及两秒后抛出两个不同的异常。但是在接下来的try中，我们只对t1进行await操作。很容易理解，t1抛出的NotSupportedException将被catch捕获，耗时大约为1秒左右——当然，从上面的数据可以看出，其实t1在被“捕获”时已经耗费了1.2时间，误差较大。这是因为程序刚启动，TPL内部正处于“热身”状态，在调度上会有较大开销。这里反倒是另一个问题倒更值得关注：t2在两秒后抛出的NotImplementedException到哪里去了？
未捕获的异常
C#的async/await功能基于TPL的Task对象，每个await操作符都是“等待”一个Task完成。在之前（或者说如今）的TPL中，Task对象的析构函数会查看它的Exception对象有没有被“访问”过，如果没有，且Task对象出现了异常，则会抛出这个异常，最终导致的结果往往便是进程退出。因此，我们必须小心翼翼地处理每一个Task对象的错误，不得遗漏。在.NET 4.5中这个行为被改变了，对于任何没有被检查过的异常，便会触发TaskSchedular.UnobservedTaskException事件——如果您不监听这个事件，未捕获的异常也就这么无影无踪了。
为此，我们对Main方法进行一个简单的改造。
static void Main(string[] args){ TaskScheduler.UnobservedTaskException += (_, ev) => PrintException(ev.Exception); _watch.Start(); MissHandling(); while (true) { Thread.Sleep(1000); GC.Collect(); }}
改造有两点，一是响应TaskScheduler.UnobservedTaskException，这自然不必多说。还有一点便是不断地触发垃圾回收，以便Finalizer线程调用析构函数。如今这段代码除了打印出之前的信息之外，还会输出以下内容：
Time: 00:00:03.0984560System.AggregateException: A Task's exception(s) were not observed either by Waiting on the Task or accessing its Exception property. As a result, the unobserved exception was rethrown by the finalizer thread. ---> System.NotImplementedException: Error 2 at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16 --- End of inner exception stack trace ------> (Inner Exception #0) System.NotImplementedException: Error 2 at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16<---============
从上面的信息中可以看出，UnobservedTaskException事件并非在“抛出”异常后便立即触发，而是在某次垃圾收集过程，从Finalizer线程里触发并执行。从中也不难得出这样的结论：便是该事件的响应方法不能过于耗时，更加不能阻塞，否则便会对程序性能造成灾难性的影响。
那么假如我们要同时处理t1和t2中抛出的异常该怎么做呢？此时便是Task.WhenAll方法上场的时候了：
static async Task BothHandled(){ var t1 = ThrowAfter(1000, new NotSupportedException("Error 1")); var t2 = ThrowAfter(2000, new NotImplementedException("Error 2")); try { await Task.WhenAll(t1, t2); } catch (NotSupportedException ex) { PrintException(ex); }}
如果您执行这段代码，会发现其输出与第一段代码相同，但其实不同的是，第一段代码中t2的异常被“遗漏”了，而目前这段代码t1和t2的异常都被捕获了，只不过await语句仅仅“抛出”了“其中一个”异常而已。
WhenAll是一个辅助方法，它的输入是n个Task对象，输出则是个返回它们的结果数组的Task对象。新的Task对象会在所有输入全部“结束”后才完成。在这里“结束”的意思包括成功和失败（取消也是失败的一种，即抛出了OperationCanceledException）。换句话说，假如这n个输入中的某个Task对象很快便失败了，也必须等待其他所有输入对象成功或是失败之后，新的Task对象才算完成。而新的Task对象完成后又可能会有两种表现：
- 所有输入Task对象都成功了：则返回它们的结果数组。
- 至少一个输入Task对象失败了：则抛出“其中一个”异常。
全部成功的情况自不必说，那么在失败的情况下，什么叫做抛出“其中一个”异常？如果我们要处理所有抛出的异常该怎么办？接着我们来详细讨论await操作在异常分派时的相关行为。
await抛出异常时的行为
要理解await的行为，还是从理解Task对象的异常表现开始。Task对象有一个Exception属性，类型为AggregateException，在执行成功的情况下该属性返回null，否则便包含了“所有”出错的对象。既然是AggregateException，则意为着可能包含多个子异常，这种情况往往会在任务的父子关系中出现，MSDN中的相关说明。在许多情况下一个Task内部只会出现一个异常，此时这个AggregateException的InnerExceptions属性自然也就只一个元素。
Task对象本身还有一个Wait方法，它会阻塞当前执行代码，直到任务完成。在出现异常的时候，它会将自身的AggregateException抛出：
try{ t.Wait();}catch (AggregateException ex){ ...} Wait方法是“真阻塞”，而await操作则是使用阻塞语义的代码实现非阻塞的效果，这个区别一定要分清。与Wait方法不同的是，await操作符效果并非是“抛出”Task对象上的Exception属性，而只是抛出这个AggregateException对象上的“其中一个”元素。我向C#开发组询问这么做的设计考虑，他们回答道，这个决策在内部也经历了激烈的争论，最终的选择这种方式而不是直接抛出Task对象上的AggregateException是为了避免编写出冗余的代码，并让代码与传统同步编程习惯更为接近。
他们举了一个简单的示例，假如一个Task对象t可能抛出两种异常，现在的错误捕获方式为：
try{ await t1;}catch (NotSupportedException ex){ ...}catch (NotImplementedException ex){ ...}catch (Exception ex){ ...} 假如await操作抛出的是AggregateException，那么代码就必须写为：
try{ await t1;}catch (AggregateException ex){ var innerEx = ex.InnerExceptions[0]; if (innerEx is NotSupportedException) { ... } else if (innerEx is NotImplementedException) { ... } else { ... }} 显然前者更贴近传统的同步编程习惯。但是问题在于，如果这个Task中包含了多个异常怎么办？之前的描述是抛出“其中一个”异常，对于开发者来说，“其中一个”这种模糊的说法自然无法令人满意，但事实的确如此。从内部邮件列表中的讨论来看，C#开发团队提到他们“故意”不提供文档说明究竟会抛出哪个异常，因为他们并不想做出这方面的约束，因为这部分行为一旦写入文档，便成为一个规定和限制，为了类库的兼容性今后也无法对此做出修改。
他们也提到，如果单论目前的实现，await操作会从Task.Exception.InnerExceptions集合中挑出第一个异常，并对外“抛出”，这是System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter类中定义的行为。但是既然这并非是“文档化”的固定行为，开发人员也尽量不要依赖这点。
WhenAll的异常汇总方式
其实这个话题跟async/await的行为没有任何联系，WhenAll返回的是普通的Task对象，TaskAwaiter也丝毫不关心当前等待的Task对象是否来自于WhenAll，不过既然WhenAll是最常用的辅助方法之一，也顺便将其讲清楚吧。
WhenAll得到Task对象，其结果是用数组存放的所有子Task的结果，而在出现异常时，其Exception属性返回的AggregateException集合会包含所有子Task中抛出的异常。请注意，每个子Task中抛出的异常将会存放在它自身的AggregateException集合中，WhenAll返回的Task对象将会“按顺序”收集各个AggregateException集合中的元素，而并非收集每个AggregateException对象。
我们使用一个简单的例子来理解这点：
Task all = null;try{ await (all = Task.WhenAll( Task.WhenAll( ThrowAfter(3000, new Exception("Ex3")), ThrowAfter(1000, new Exception("Ex1"))), ThrowAfter(2000, new Exception("Ex2"))));}catch (Exception ex){ ...} 这段代码使用了嵌套的WhenAll方法，总共会出现三个异常，按其抛出的时机排序，其顺序为Ex1，Ex2及Ex3。那么请问：
- catch语句捕获的异常是哪个？
- all.Exception这个AggregateException集合中异常按顺序是哪些？
结果如下：
- catch语句捕获的异常是Ex3，因为它是all.Exception这个AggregateException集合中的第一个元素，但还是请牢记这点，这只是当前TaskAwaiter所实现的行为，而并非是由文档规定的结果。
- all.Exception这个AggregateException集合中异常有三个，按顺序是Ex3，Ex1和Ex2。WhenAll得到的Task对象，是根据输入的Task对象顺序来决定自身AggreagteException集合中异常对象的存放顺序。这个顺序跟异常的抛出时机没有任何关系。
这里我们也顺便可以得知，如果您不想捕获AggregateException集合中的“其中一个”异常，而是想处理所有异常的话，也可以写这样的代码：
Task all = null;try{ await (all = Task.WhenAll( ThrowAfter(1000, new Exception("Ex1")), ThrowAfter(2000, new Exception("Ex2"))));}catch{ foreach (var ex in all.Exception.InnerExceptions) { ... }} 当然，这里使用Task.WhenAll作为示例，是因为这个Task对象可以明确包含多个异常，但并非只有Task.WhenAll返回的Task对象才可能包含多个异常，例如Task对象在创建时指定了父子关系，也会让父任务里包含各个子任务里出现的异常。
假如异常未被捕获
最后再来看一个简单的问题，我们一直在关注一个async方法中“捕获”异常的行为，假如异常没有成功捕获，直接对外抛出的时候，对任务本身的有什么影响呢？且看这个示例：
static async Task SomeTask(){ try { await Task.WhenAll( ThrowAfter(2000, new NotSupportedException("Ex1")), ThrowAfter(1000, new NotImplementedException("Ex2"))); } catch (NotImplementedException) { }}static void Main(string[] args){ _watch.Start(); SomeTask().ContinueWith(t => PrintException(t.Exception)); Console.ReadLine();} 这段代码的输出结果是：
System.AggregateException: One or more errors occurred. ---> System.NotSupportedException: Ex1 at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16--- End of stack trace from previous location where exception was thrown --- at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.ThrowForNonSuccess(Task task) at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(Task task) at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.GetResult() at AsyncErrorHandling.Program.d__3.MoveNext() in ...\Program.cs:line 30 --- End of inner exception stack trace ------> (Inner Exception #0) System.NotSupportedException: Ex1 at AsyncErrorHandling.Program.d__0.MoveNext() in ...\Program.cs:line 16--- End of stack trace from previous location where exception was thrown --- at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.ThrowForNonSuccess(Task task) at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(Task task) at System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.GetResult() at AsyncErrorHandling.Program.d__3.MoveNext() in ...\Program.cs:line 30<---
AggregateException的打印内容不那么容易读，我们可以关注它Inner Exception #0这样的信息。从时间上说，Ex2先于Ex1抛出，而catch的目标是NotImplementedException。但从之前的描述我们可以知道，WhenAll返回的Task内部的异常集合，与各异常抛出的时机没有关系，因此await操作符抛出的是Ex1，是NotSupportedException，而它不会被catch到，因此SomeTask返回的Task对象也会包含这个异常——也仅仅是抛出这个异常，而Ex2对于外部就不可见了。
如果您想在外部处理所有的异常，则可以这样：
Task all = null;try{ await (all = Task.WhenAll( ThrowAfter(2000, new NotSupportedException("Ex1")), ThrowAfter(1000, new NotImplementedException("Ex2"))));}catch{ throw all.Exception;} 此时打印的结果便是一个AggregateException包含着另一个AggregateException，其中包含了Ex1和Ex2。为了“解开”这种嵌套关系，AggregateException也提供了一个Flatten方法，可以将这种嵌套完全“铺平”，例如：
SomeTask().ContinueWith(t => PrintException(t.Exception.Flatten()));
此时打印的结果便直接是一个AggregateException包含着Ex1与Ex2了。
原文: https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/jj619227.aspx
参考: