Day 1 - 边界与异常

建议用时：180-210 分钟

你将学会什么

什么是边界场景
输入错误、业务失败、系统异常有什么区别
为什么优先用校验处理用户输入
什么时候才用 try/catch
怎么一次输出多个错误
怎么把崩溃变成可理解的失败

交付前最后一周，重点不是继续加功能，而是把已有功能变稳。今天先检查边界：空值、超长、格式错误、负数、文件不存在。

本页固定顺序

先学第一部分：弄懂今天最小、最重要的知识，并运行短例子。
再学第二部分：把刚学的知识组合成一个完整例子。
然后做第三部分：自己跟着敲，再完成重复训练和每日小测。
最后做第四部分：先独立完成作业，再用完整答案检查。

今天只抓住 3 件事

输入错误优先用校验处理，不要一上来就靠 try/catch。
业务失败要返回明确错误，让调用方知道哪里不合格。
系统异常要捕获、提示、记录，不能让程序直接崩掉。

学习衔接

上一页学习的是“复盘与巩固”，今天继续学习“边界与异常”。先使用上一页已经会的写法，再只增加今天这个新知识点；如果前置内容还不能独立敲出，先回上一页复习，不要硬跳。

第一部分：先学原理和最小知识

这一部分从最小知识开始。先读解释，再把紧跟着的短例子敲一遍。边界处理的第一步，是把错误分清类型。

三类问题

类型	例子	推荐处理
输入错误	价格是 `abc`	`TryParse` + 提示
业务失败	没有删除权限	返回失败结果
系统异常	文件不存在、权限不足	`try/catch` + 日志

用户输入错误不要先靠异常。

能在入口校验的，就在入口校验。

为什么一次输出多个错误

如果用户同时输入空名称和错误价格，只提示一个错误，用户修完后还要再提交一次才知道第二个错误。

更好的做法是收集多个错误：


var errors = new List<string>();

最后一起显示。

为什么用 TryParse

这段代码不稳：


decimal price = decimal.Parse(priceText);

如果输入 abc，程序会抛异常。

更稳的是：


decimal.TryParse(priceText, out decimal price)

它能告诉你转换是否成功，不会直接崩掉。

try/catch 应该放在哪里

try/catch 适合包住不可控操作：

文件读写。
网络请求。
数据库连接。
第三方库调用。

不适合用来代替普通输入校验。

空 catch 是危险的

不要写：


try
{
    File.ReadAllText(path);
}
catch
{
}

这样错误被吞掉，用户不知道，日志也没有线索。

至少要给出提示或记录日志。

第二部分：把知识组合成完整例子

今天做一个边界检查程序。

它会验证：

合法商品可以保存。
空名称会失败。
名称超过 50 个字符会失败。
价格不是数字会失败。
价格小于等于 0 会失败。
库存不是整数会失败。
库存小于 0 会失败。
文件不存在时给出明确提示。

完整 Program.cs


using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
 
List<string> ValidateProduct(string nameText, string priceText, string stockText)
{
    var errors = new List<string>();
    string name = nameText.Trim();
 
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(name))
    {
        errors.Add("商品名称不能为空。");
    }
    else if (name.Length > 50)
    {
        errors.Add("商品名称不能超过 50 个字符。");
    }
 
    if (!decimal.TryParse(priceText, out decimal price))
    {
        errors.Add("价格必须是数字。");
    }
    else if (price <= 0)
    {
        errors.Add("价格必须大于 0。");
    }
 
    if (!int.TryParse(stockText, out int stock))
    {
        errors.Add("库存必须是整数。");
    }
    else if (stock < 0)
    {
        errors.Add("库存不能小于 0。");
    }
 
    return errors;
}
 
void CheckProduct(string nameText, string priceText, string stockText)
{
    List<string> errors = ValidateProduct(nameText, priceText, stockText);
 
    if (errors.Count == 0)
    {
        Console.WriteLine($"保存成功：{nameText.Trim()}");
        return;
    }
 
    Console.WriteLine("保存失败：");
 
    foreach (string error in errors)
    {
        Console.WriteLine($"- {error}");
    }
}
 
void ReadFileSafely(string path)
{
    try
    {
        string text = File.ReadAllText(path);
        Console.WriteLine(text);
    }
    catch (FileNotFoundException)
    {
        Console.WriteLine($"读取失败：文件不存在，路径：{path}");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine($"读取失败：{ex.Message}");
    }
}
 
CheckProduct("Keyboard", "199", "10");
CheckProduct("", "199", "10");
CheckProduct(new string('A', 60), "199", "10");
CheckProduct("Mouse", "abc", "10");
CheckProduct("Mouse", "-1", "10");
CheckProduct("Monitor", "899", "abc");
CheckProduct("Monitor", "899", "-1");
ReadFileSafely("missing-products.json");

正常运行结果

你会看到 1 条成功，多条失败提示，最后还有文件不存在提示。

第三部分：跟着敲代码

从这里开始动手。

第 1 步：创建控制台项目


dotnet new console -n BoundaryDemo
cd BoundaryDemo

第 2 步：写验证方法


List<string> ValidateProduct(string nameText, string priceText, string stockText)
{
    var errors = new List<string>();
    string name = nameText.Trim();
 
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(name))
    {
        errors.Add("商品名称不能为空。");
    }
    else if (name.Length > 50)
    {
        errors.Add("商品名称不能超过 50 个字符。");
    }
 
    return errors;
}

先写名称，再补价格和库存。

第 3 步：补价格校验


if (!decimal.TryParse(priceText, out decimal price))
{
    errors.Add("价格必须是数字。");
}
else if (price <= 0)
{
    errors.Add("价格必须大于 0。");
}

第 4 步：补库存校验


if (!int.TryParse(stockText, out int stock))
{
    errors.Add("库存必须是整数。");
}
else if (stock < 0)
{
    errors.Add("库存不能小于 0。");
}

第 5 步：写文件安全读取


try
{
    string text = File.ReadAllText(path);
    Console.WriteLine(text);
}
catch (FileNotFoundException)
{
    Console.WriteLine($"读取失败：文件不存在，路径：{path}");
}

第 6 步：运行检查

运行后确认：

合法商品成功。
空名称失败。
超长名称失败。
错误价格失败。
负库存失败。
文件不存在有明确提示。

边界和异常常用操作速查

需求	写法	什么时候用
判断文本是否为空	`string.IsNullOrWhiteSpace(name)`	名称、备注、路径输入
去掉前后空格	`name.Trim()`	保存文本前统一格式
检查长度	`name.Length > 50`	限制名称、备注长度
文本转金额	`decimal.TryParse(text, out decimal price)`	价格输入
文本转整数	`int.TryParse(text, out int stock)`	库存输入
收集多个错误	`errors.Add("错误内容")`	一次显示多条校验失败
文件是否存在	`File.Exists(path)`	读取文件前检查
捕获指定异常	`catch (FileNotFoundException)`	文件缺失单独提示
捕获兜底异常	`catch (Exception ex)`	未预料错误统一处理

常见错误和修法

错误	为什么错	修法
用 `Parse` 直接转换输入	用户输入非法时程序会中断	改成 `TryParse`，失败时返回错误
`catch` 里什么都不写	错误被吞掉，后面无法定位	至少输出或记录 `ex.Message`
`try/catch` 包住整页逻辑	校验失败和系统异常混在一起	输入先校验，真正 IO 操作再捕获异常
校验失败后还继续保存	错误数据会进入后续流程	有错误就 `return` 或返回失败结果
错误提示只写“失败”	不知道该改哪一项	写清字段和规则，例如“价格必须大于 0”

小白重复敲写训练

边界问题要主动输入坏数据，确认程序能给出明确结果。

训练 1：空值边界


string NormalizeName(string? name)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(name))
        throw new ArgumentException("名称不能为空", nameof(name));
 
    return name.Trim();
}

分别传入 null、空字符串、空格和正常名称。

训练 2：数值边界


bool IsValidStock(int stock)
{
    return stock >= 0 && stock <= 1_000_000;
}

测试 -1、0、1_000_000、1_000_001。

训练 3：安全执行并转换提示


try
{
    await service.SaveAsync(product);
    StatusMessage = "保存成功";
}
catch (ArgumentException ex)
{
    StatusMessage = ex.Message;
}
catch (Exception ex)
{
    logger.LogError(ex, "保存失败");
    StatusMessage = "系统错误，请稍后重试";
}

第三遍为文件写入失败增加专门处理。

每日小测

做完本页后，用这 5 题检查是否真的掌握。

1. 判断题

本页的目标不是只把代码运行起来，还要能说清楚“为什么这样写”。

答案：对。能运行只是第一步，能解释原理、常用操作和常见错误，才说明本页内容进入了可复用能力。

2. 填空题

本页主题是：边界与异常。今天至少要掌握的 3 个点是：


1. 什么是边界场景
2. 输入错误、业务失败、系统异常有什么区别
3. 为什么优先用校验处理用户输入

答案：以上 3 点必须能用自己的代码跑通，不能只停留在阅读。

3. 流程题

遇到本页相关功能时，先按什么顺序处理？

答案：先看完整例子，确认最终效果；再读原理和名词；然后跟着第三部分从空项目敲代码；最后对照作业答案检查。

4. 找错误题

如果本页代码运行失败，第一步应该做什么？

答案：先看终端或 IDE 里的第一条错误，找到文件名和行号；不要同时改很多地方。再回到本页的“常见错误和修法”表格，对照错误类型逐项排查。

5. 改需求题

在本页完整例子跑通后，至少改一个小需求。

可选改法：

改一个字段名称。
多加一个校验条件。
多输出一行结果。
把固定数据改成用户输入。
把一次处理改成多条数据处理。

答案标准：修改后能重新运行，并能说明这次修改影响了哪一段逻辑。重点检查：什么是边界场景。

上位机专项练习

最后一周先冻结边界：完成能交付的最小上位机，不在收尾阶段继续无限加功能。

下面 3 个例子都要亲手敲。先运行原代码，再完成每个例子后面的改动任务。

专项例子 1：冻结功能清单


本版包含:
- 模拟设备轮询
- 设备总览与详情
- 报警与确认
- 配置持久化
- 日志与审计

下版再做:
- 真实 Modbus
- SQLite 历史趋势

运行结果或界面效果：


本版和下版边界清楚

改动任务： 把你实际未完成项移到下版。

专项例子 2：拆分剩余任务


任务: 完成报警确认
输入: AlarmItem
完成标准: 点击后状态、人员、时间被保存
预计: 2 小时

运行结果或界面效果：


任务有输入、完成标准和估时

改动任务： 为发布测试写同样任务卡。

专项例子 3：只修阻塞问题


P0: 程序无法启动
P1: 设备数据错误、配置丢失
P2: 文字或间距问题
P3: 可选增强

运行结果或界面效果：


优先级防止收尾失控

改动任务： 给当前缺陷逐个标级。

第四部分：作业完整答案

作业要求：写一个边界检查程序，覆盖商品输入校验和文件读取异常。

答案文件：Program.cs


using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
 
List<string> ValidateProduct(string nameText, string priceText, string stockText)
{
    var errors = new List<string>();
    string name = nameText.Trim();
 
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(name))
    {
        errors.Add("商品名称不能为空。");
    }
    else if (name.Length > 50)
    {
        errors.Add("商品名称不能超过 50 个字符。");
    }
 
    if (!decimal.TryParse(priceText, out decimal price))
    {
        errors.Add("价格必须是数字。");
    }
    else if (price <= 0)
    {
        errors.Add("价格必须大于 0。");
    }
 
    if (!int.TryParse(stockText, out int stock))
    {
        errors.Add("库存必须是整数。");
    }
    else if (stock < 0)
    {
        errors.Add("库存不能小于 0。");
    }
 
    return errors;
}
 
void CheckProduct(string nameText, string priceText, string stockText)
{
    List<string> errors = ValidateProduct(nameText, priceText, stockText);
 
    if (errors.Count == 0)
    {
        Console.WriteLine($"保存成功：{nameText.Trim()}");
        return;
    }
 
    Console.WriteLine("保存失败：");
 
    foreach (string error in errors)
    {
        Console.WriteLine($"- {error}");
    }
}
 
void ReadFileSafely(string path)
{
    try
    {
        string text = File.ReadAllText(path);
        Console.WriteLine(text);
    }
    catch (FileNotFoundException)
    {
        Console.WriteLine($"读取失败：文件不存在，路径：{path}");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine($"读取失败：{ex.Message}");
    }
}
 
CheckProduct("Keyboard", "199", "10");
CheckProduct("", "199", "10");
CheckProduct(new string('A', 60), "199", "10");
CheckProduct("Mouse", "abc", "10");
CheckProduct("Mouse", "-1", "10");
CheckProduct("Monitor", "899", "abc");
CheckProduct("Monitor", "899", "-1");
ReadFileSafely("missing-products.json");

验收结果

运行后必须看到：

合法商品保存成功。
空名称被拦住。
超长名称被拦住。
非数字价格被拦住。
小于等于 0 的价格被拦住。
非整数库存被拦住。
小于 0 的库存被拦住。
文件不存在有明确提示。

为什么这个答案是对的

这个答案把边界处理分成了两类：

问题	处理方式
用户输入错误	`ValidateProduct` 收集错误
文件系统异常	`try/catch` 捕获并提示

交付前要做的不是继续加功能，而是把这些失败情况都变成可理解、可处理的结果。