[Powershell入门教程]第4天：模块、脚本编写、错误处理与 .NET 集成

第4天：模块、脚本编写、错误处理与 .NET 集成

🎯 学习目标

• 掌握 PowerShell 脚本（.ps1）的结构与最佳实践
• 理解模块（Module）的作用，并能创建和导入自定义模块
• 熟练使用 try/catch/finally 进行结构化错误处理
• 直接调用 .NET 类库（如 System.IO, System.Net 等）完成高级任务

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一、PowerShell 脚本编写（.ps1 文件）

1. 脚本基本结构

一个良好的脚本应包含：

• 注释说明（用途、作者、参数）
• 参数声明（param 块）
• 错误处理（$ErrorActionPreference 或 try/catch）
• 主逻辑
• 清理或输出

# Get-DiskUsage.ps1
<#
.SYNOPSIS
    获取指定目录的磁盘使用情况。
.DESCRIPTION
    计算目录下所有文件总大小，支持递归。
.PARAMETER Path
    目标路径，默认为当前目录。
.EXAMPLE
    .\Get-DiskUsage.ps1 -Path C:\Temp
#>

param(
    [string]$Path = "."
)

if (-not (Test-Path $Path)) {
    throw "路径不存在: $Path"
}

$totalBytes = (Get-ChildItem -Path $Path -Recurse -File | Measure-Object -Property Length -Sum).Sum
"{0:N2} MB" -f ($totalBytes / 1MB)

💡 使用方式：

.\Get-DiskUsage.ps1 -Path C:\Windows

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2. 脚本执行方式回顾

方式	命令	说明
当前作用域运行	. .\script.ps1	变量/函数留在当前会话（点源执行）
子作用域运行	.\script.ps1	执行完后环境不保留
绕过策略运行	PowerShell -ExecutionPolicy Bypass -File script.ps1	适合自动化

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二、模块（Modules）------组织可重用代码

1. 什么是模块？

模块是 PowerShell 中用于封装函数、变量、别名等的单元，便于分发和复用。

内置模块示例：

Get-Module -ListAvailable  # 查看所有可用模块
Import-Module ActiveDirectory  # 导入 AD 模块（需安装）

2. 创建自定义模块

步骤1：创建模块目录

C:\Users\<username>\Documents\Documents\WindowsPowerShell\PowerShell\Modules\MyTools\
└── MyTools.psm1   ← 模块主文件

⚠️ 路径必须在 $env:PSModulePath 中（用户模块默认在此）

⚠️ 可能次路径不存在，需手动建立

步骤2：编写 MyTools.psm1

# MyTools.psm1
function Get-Uptime {
    $os = Get-CimInstance Win32_OperatingSystem
    (Get-Date) - $os.LastBootUpTime
}

function Test-Port {
    param([string]$ComputerName, [int]$Port)
    try {
        $tcp = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient
        $tcp.Connect($ComputerName, $Port)
        $tcp.Connected
        $tcp.Close()
    } catch {
        $false
    }
}

Export-ModuleMember -Function Get-Uptime, Test-Port

步骤3：导入并使用

Import-Module MyTools
Get-Uptime
Test-Port -ComputerName "baidu.com" -Port 80

✅ 优势：函数自动加载，命名空间清晰，易于共享。

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三、错误处理：try / catch / finally

PowerShell 支持结构化异常处理，但需注意：

• 仅对"终止性错误"（Terminating Errors）生效
• 默认很多命令产生的是"非终止错误"（如 Get-Item NoSuchFile）

1. 强制将错误转为终止错误

使用 -ErrorAction Stop：

try {
    Get-Item "C:\NonExistentFile.txt" -ErrorAction Stop
} catch {
    Write-Host "捕获到错误: $($_.Exception.Message)" -ForegroundColor Red
} finally {
    Write-Host "清理操作（无论成功与否都会执行）"
}

2. 捕获特定异常类型（.NET 集成）

你可以根据 .NET 异常类型进行精细处理：

try {
    [System.IO.File]::ReadAllText("C:\Protected\file.txt")
} catch [System.UnauthorizedAccessException] {
    Write-Host "权限不足！" -ForegroundColor Yellow
} catch [System.IO.FileNotFoundException] {
    Write-Host "文件未找到！" -ForegroundColor Cyan
} catch {
    Write-Host "未知错误: $($_.Exception.GetType().FullName)"
}

🔍 提示：通过 $_.Exception.GetType().FullName 查看具体异常类型。

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四、PowerShell 与 .NET 深度集成（核心优势！）

PowerShell 基于 .NET（Windows 上是 .NET Framework/.NET，跨平台是 .NET Core），可直接调用任何 .NET 类。

1. 调用静态方法

# 获取当前时间（等价于 Get-Date）
[System.DateTime]::Now

# 生成 GUID
[System.Guid]::NewGuid()

# 环境信息
[System.Environment]::OSVersion
[System.Environment]::GetFolderPath("Desktop")

2. 创建 .NET 对象实例

# 创建 WebClient（已过时，推荐使用 Invoke-WebRequest）
$client = New-Object System.Net.WebClient
$content = $client.DownloadString("https://httpbin.org/ip")
$client.Dispose()  # 释放资源

✅ 更现代的方式（PowerShell 5+）：

Invoke-RestMethod https://httpbin.org/ip

3. 使用 .NET 枚举

# 文件属性
$file = Get-Item .\test.txt
$file.Attributes -band [System.IO.FileAttributes]::Hidden

4. 调用 .NET 方法处理字符串/数学

# 字符串操作（比 PowerShell 内置更强大）
[System.String]::IsNullOrWhiteSpace("   ")  # True

# 数学计算
[Math]::Round(3.14159, 2)  # 3.14
[Math]::Pow(2, 10)         # 1024

5. 实战：用 .NET 发送邮件（无需 Outlook）

$smtp = New-Object Net.Mail.SmtpClient("smtp.example.com", 587)
$smtp.EnableSsl = $true
$smtp.Credentials = [Net.NetworkCredential]::new("user@example.com", "password")

$mail = [Net.Mail.MailMessage]::new("from@example.com", "to@example.com", "主题", "正文")
$smtp.Send($mail)
$smtp.Dispose()

⚠️ 注意：生产环境建议使用安全凭据（如 $PSCredential）。

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五、动手实践：综合项目

项目：编写一个带错误处理的"网站健康检查"脚本

# HealthCheck.ps1
param(
    [string[]]$Urls = @("https://baidu.com", "https://github.com")
)

foreach ($url in $Urls) {
    try {
        Write-Host "正在检查: $url" -ForegroundColor Green
        $response = Invoke-WebRequest -Uri $url -UseBasicParsing -TimeoutSec 10
        if ($response.StatusCode -eq 200) {
            Write-Host "✅ 正常 (状态码: $($response.StatusCode))"
        } else {
            Write-Host "⚠️ 异常状态码: $($response.StatusCode)" -ForegroundColor Yellow
        }
    } catch {
        $ex = $_.Exception
        if ($ex -is [System.Net.WebException]) {
            Write-Host "❌ 网络错误: $($ex.Message)" -ForegroundColor Red
        } else {
            Write-Host "💥 未知错误: $($ex.Message)" -ForegroundColor Magenta
        }
    }
}

运行：

.\HealthCheck.ps1 -Urls "https://baidu.com", "https://nonexistent.fake"

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六、今日重点总结

• ✅ 脚本应结构清晰，包含参数、注释和错误处理
• ✅ 模块（.psm1）是组织可重用函数的最佳方式
• ✅ try/catch 需配合 -ErrorAction Stop 或 .NET 异常使用
• ✅ PowerShell 是 .NET 的"脚本前端"，可直接调用任何 .NET 类库
• ✅ 利用 [System.xxx] 和 New-Object 解锁高级功能（网络、文件、加密等）

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📚 参考资料（Microsoft Learn）

• About Modules
• About Try Catch Finally
• Calling .NET Methods
• .NET API Browser

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🏁 课后作业

1. 创建一个名为 MathUtils 的模块，包含两个函数：Convert-Temperature（℃↔℉）和 Get-Factorial（阶乘，用递归或 .NET BigInteger）。
2. 编写脚本：尝试读取一个受保护的系统文件（如 C:\Windows\System32\config\SAM），使用 try/catch 捕获 UnauthorizedAccessException 并友好提示。
3. 使用 .NET 的 System.IO.Compression.ZipFile 类，编写一个函数 Compress-Folder，将指定文件夹压缩为 ZIP。