【译】ASP.NET Core Web API中的异常处理

原文链接：传送门。

这篇文章描述了在ASP.NET Core Web API中如何处理并自定义异常处理。

开发者异常页

开发者异常页是一个获得服务器错误详细跟踪栈的很有用的工具。它会使用DeveloperExceptionPageMiddleware 来捕获来自于HTTP管道的同步及异步异常并生成错误响应。为了演示，请考虑如下的控制器Action：

[HttpGet("{city}")]
public WeatherForecast Get(string city)
{
    if (!string.Equals(city?.TrimEnd(), "Redmond", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
    {
        throw new ArgumentException(
            $"We don't offer a weather forecast for {city}.", nameof(city));
    }
    
    return GetWeather().First();
}

运行如下的 curl 命令来测试上述代码：

curl -i https://localhost:5001/weatherforecast/chicago

在ASP.NET Core 3.0及以后的版本中，如果客户端不请求基于HTTP格式的响应，那么开发者异常页便会显示纯文本的响应。如下输出会显示出来：

HTTP/1.1 500 Internal Server Error
Transfer-Encoding: chunked
Content-Type: text/plain
Server: Microsoft-IIS/10.0
X-Powered-By: ASP.NET
Date: Fri, 27 Sep 2019 16:13:16 GMT

System.ArgumentException: We don't offer a weather forecast for chicago. (Parameter 'city')
   at WebApiSample.Controllers.WeatherForecastController.Get(String city) in C:working_folderaspnetAspNetCore.Docsaspnetcoreweb-apihandle-errorssamples3.xControllersWeatherForecastController.cs:line 34
   at lambda_method(Closure , Object , Object[] )
   at Microsoft.Extensions.Internal.ObjectMethodExecutor.Execute(Object target, Object[] parameters)
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ActionMethodExecutor.SyncObjectResultExecutor.Execute(IActionResultTypeMapper mapper, ObjectMethodExecutor executor, Object controller, Object[] arguments)
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ControllerActionInvoker.<InvokeActionMethodAsync>g__Logged|12_1(ControllerActionInvoker invoker)
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ControllerActionInvoker.<InvokeNextActionFilterAsync>g__Awaited|10_0(ControllerActionInvoker invoker, Task lastTask, State next, Scope scope, Object state, Boolean isCompleted)
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ControllerActionInvoker.Rethrow(ActionExecutedContextSealed context)
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ControllerActionInvoker.Next(State& next, Scope& scope, Object& state, Boolean& isCompleted)
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ControllerActionInvoker.InvokeInnerFilterAsync()
--- End of stack trace from previous location where exception was thrown ---
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ResourceInvoker.<InvokeFilterPipelineAsync>g__Awaited|19_0(ResourceInvoker invoker, Task lastTask, State next, Scope scope, Object state, Boolean isCompleted)
   at Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ResourceInvoker.<InvokeAsync>g__Logged|17_1(ResourceInvoker invoker)
   at Microsoft.AspNetCore.Routing.EndpointMiddleware.<Invoke>g__AwaitRequestTask|6_0(Endpoint endpoint, Task requestTask, ILogger logger)
   at Microsoft.AspNetCore.Authorization.AuthorizationMiddleware.Invoke(HttpContext context)
   at Microsoft.AspNetCore.Diagnostics.DeveloperExceptionPageMiddleware.Invoke(HttpContext context)

HEADERS
=======
Accept: */*
Host: localhost:44312
User-Agent: curl/7.55.1

相应的，为了显示一段HTML格式的响应，将Accept请求头设置为text/html媒体类型，比如：

curl -i -H "Accept: text/html" https://localhost:5001/weatherforecast/chicago

考虑如下来自于HTTP响应的一段摘录：

HTTP/1.1 500 Internal Server Error
Transfer-Encoding: chunked
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Server: Microsoft-IIS/10.0
X-Powered-By: ASP.NET
Date: Fri, 27 Sep 2019 16:55:37 GMT

<!DOCTYPE html>
<html lang="en" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
    <head>
        <meta charset="utf-8" />
        <title>Internal Server Error</title>
        <style>
            body {
    font-family: 'Segoe UI', Tahoma, Arial, Helvetica, sans-serif;
    font-size: .813em;
    color: #222;
    background-color: #fff;
}

当使用像Postman这样的工具来测试时，HTML格式的响应便会变得很有用。如下截屏显示了在Postman中的纯文本格式和HTML格式的响应;

 【不支持动图，请跳转至原文观看】

警告：仅当app运行于开发环境时，启用开发者异常页。当app运行于生产环境时，你不希望将详细的异常信息公开分享出来。关于配置环境的更多信息，请参考 Use multiple environments in ASP.NET Core。

异常处理

在非开发环境中，Exception Handling Middleware  可以被用来产生一个错误负载。

  1. 在Startup.Configure中，调用UseExceptionHandler 来使用中间件。 
    public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    if (env.IsDevelopment())
    {
        app.UseDeveloperExceptionPage();
    }
    else
    {
        app.UseExceptionHandler("/error");
    }

    app.UseHttpsRedirection();
    app.UseRouting();
    app.UseAuthorization();
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapControllers();
    });
}
  2. 配置控制器Action来响应/error路由。 
    [ApiController]
public class ErrorController : ControllerBase
{
    [Route("/error")]
    public IActionResult Error() => Problem();
}

上述Error Action向客户端发送一个兼容 RFC 7807的负载。

在本地的开发环境中，异常处理中间件也可以提供更加详细的内容协商输出。使用以下步骤来为开发环境和生产环境提供一致的负载格式。

  1. 在Startup.Configure中，注册环境特定的异常处理中间件实例。 
    public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    if (env.IsDevelopment())
    {
        app.UseExceptionHandler("/error-local-development");
    }
    else
    {
        app.UseExceptionHandler("/error");
    }
}

    在上述代码中，中间件用如下方式来注册：

    1. 开发环境中的/error-local-development 路由
    2. 非开发环境中的/error路由
  2. 向控制器的Action应用属性路由。 
    [ApiController]
public class ErrorController : ControllerBase
{
    [Route("/error-local-development")]
    public IActionResult ErrorLocalDevelopment(
        [FromServices] IWebHostEnvironment webHostEnvironment)
    {
        if (webHostEnvironment.EnvironmentName != "Development")
        {
            throw new InvalidOperationException(
                "This shouldn't be invoked in non-development environments.");
        }

        var context = HttpContext.Features.Get<IExceptionHandlerFeature>();

        return Problem(
            detail: context.Error.StackTrace,
            title: context.Error.Message);
    }

    [Route("/error")]
    public IActionResult Error() => Problem();
} 

使用异常来更改响应

响应的内容可以从控制器的外面被改变。在ASP.NET 4.X Web API之中，实现这个的一种方式便是使用HttpResponseException 类型。ASP.NET Core并不包含一个与之对应的类型。对HttpResponseException 的支持可使用如下的步骤添加：

  1. 创建一个众所周知的异常类型，名为HttpResponseException。 
    public class HttpResponseException : Exception
{
    public int Status { get; set; } = 500;

    public object Value { get; set; }
}
  2. 创建一个Action过滤器，名为HttpResponseExceptionFilter。 
    public class HttpResponseExceptionFilter : IActionFilter, IOrderedFilter
{
    public int Order { get; } = int.MaxValue - 10;

    public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context) { }

    public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
    {
        if (context.Exception is HttpResponseException exception)
        {
            context.Result = new ObjectResult(exception.Value)
            {
                StatusCode = exception.Status,
            };
            context.ExceptionHandled = true;
        }
    }
}

    在上述的过滤器中，魔法数字10被从最大整形值中减去。减去这个值可以允许其他过滤器运行在管道的末尾。

  3. 在Startup.ConfigureServices中，将Action过滤器添加到过滤器集合中。 
    services.AddControllers(options =>
    options.Filters.Add(new HttpResponseExceptionFilter()));

验证失败错误响应

对于Web API控制器来说，当模型验证失败的时候，MVC会以一个ValidationProblemDetails响应作为回复。MVC使用InvalidModelStateResponseFactory的结果来构建一个验证失败的错误响应。如下的示例使用工厂在Startup.ConfigureServices中将默认的响应类型更改为SerializableError。

services.AddControllers()
    .ConfigureApiBehaviorOptions(options =>
    {
        options.InvalidModelStateResponseFactory = context =>
        {
            var result = new BadRequestObjectResult(context.ModelState);

            // TODO: add `using System.Net.Mime;` to resolve MediaTypeNames
            result.ContentTypes.Add(MediaTypeNames.Application.Json);
            result.ContentTypes.Add(MediaTypeNames.Application.Xml);

            return result;
        };
    });

客户端错误响应

一个错误结果被定义为带有HTTP 状态码400或者更高的的结果。对于Web API控制器来说，MVC将一个错误结果转化为带有ProblemDetails的结果。

错误结果可以通过如下方式之一进行配置：

  1. Implement ProblemDetailsFactory
  2. Use ApiBehaviorOptions.ClientErrorMapping

实现ProblemDetailsFactory

MVC使用 Microsoft.AspNetCore.Mvc.Infrastructure.ProblemDetailsFactory 来产生 ProblemDetails 和 ValidationProblemDetails 的所有的实例。这包含客户端错误响应，验证失败错误响应，以及 ControllerBase.Problem 和 ControllerBase.ValidationProblem 帮助器方法。

为了自定义问题详细响应，在Startup.ConfigureServices:中注册一个ProblemDetailsFactory 类的自定义实现。

public void ConfigureServices(IServiceCollection serviceCollection)
{
    services.AddControllers();
    services.AddTransient<ProblemDetailsFactory, CustomProblemDetailsFactory>();
}

使用ApiBehaviorOptions.ClientErrorMapping

使用ClientErrorMapping 属性来配置ProblemDetails响应的内容。比如，如下在Startup.ConfigureServices中的代码更改了404响应的type属性。

services.AddControllers()
    .ConfigureApiBehaviorOptions(options =>
    {
        options.SuppressConsumesConstraintForFormFileParameters = true;
        options.SuppressInferBindingSourcesForParameters = true;
        options.SuppressModelStateInvalidFilter = true;
        options.SuppressMapClientErrors = true;
        options.ClientErrorMapping[StatusCodes.Status404NotFound].Link =
            "https://httpstatuses.com/404";
    });
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