python中的异常处理

python中的异常

一、异常基础

在python中，异常会根据错误自动地被触发，也能由代码触发和截获。 异常由四个语句进行处理：

• try/except： 捕捉由python或你引起的异常，并恢复。

• try/finally： 无论异常是否发生，执行清理行为。无论是否异常，最后都必须执行finally；

• try/except/else/finally： 即先执行try，如果有异常，执行except；如果没有异常，执行else；最后，都执行finally；

• raise： 抛出异常，手动在代码中触发异常。

• assert： 断言，有条件地在程序员代码中触发异常。主要用于代码调式 或 强制程序满足某个条件，否则报错；

• with/as： 在python2.6及后续版本中实现环境管理器。我们在文件打开自动关闭那里就用到了这个；

二、异常的角色

在python中，异常最常见的几种角色：

• 错误处理
• 事件通知
• 特殊情况处理
• 终止行为
• 非常规控制流程

三、异常处理

默认异常处理器：打印标准出错消息。这些消息包括引发的异常、堆栈跟踪、用户定义的异常等。

假如try中，代码块有多个错误，但是，当遇到第一个错误时就中止，直接执行except；故try中的第二个错误就会捕捉不到；

四、举例

1、异常处理

try:
    print('try...')
    r = 10 / 0
    print('result:', r)
except ZeroDivisionError as e:            # python3中，需要用as
    print('except:', e)
finally:
    print ('finally...')
print ('END')

用try来运行这段代码，如果执行出错，则后续代码不会继续执行，而是直接跳转至错误处理代码，即except语句块，执行完except后，如果有finally语句块，则执行finally语句块，至此，执行完毕。

如果有多个except，前面匹配到了错误，则后面的except不会捕获错误。例如：

try:
    print('try...')
    r = 10 / 0
    print('result:', r)
except BaseException as e:
    print('except1:',e)
except ZeroDivisionError as e: 
    print('except2:', e)
finally:
    print ('finally...')
print ('END')

从上面例子中，可以发现无论什么错误，都是except1捕获。因为Python的错误其实也是class，所有的错误类型都继承自BaseException，任何错误都是BaseException的子集；

python3.6中异常关系如下：

BaseException
 +-- SystemExit
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- GeneratorExit
 +-- Exception
      +-- StopIteration
      +-- StopAsyncIteration
      +-- ArithmeticError
      |    +-- FloatingPointError
      |    +-- OverflowError
      |    +-- ZeroDivisionError
      +-- AssertionError
      +-- AttributeError
      +-- BufferError
      +-- EOFError
      +-- ImportError
      |    +-- ModuleNotFoundError
      +-- LookupError
      |    +-- IndexError
      |    +-- KeyError
      +-- MemoryError
      +-- NameError
      |    +-- UnboundLocalError
      +-- OSError
      |    +-- BlockingIOError
      |    +-- ChildProcessError
      |    +-- ConnectionError
      |    |    +-- BrokenPipeError
      |    |    +-- ConnectionAbortedError
      |    |    +-- ConnectionRefusedError
      |    |    +-- ConnectionResetError
      |    +-- FileExistsError
      |    +-- FileNotFoundError
      |    +-- InterruptedError
      |    +-- IsADirectoryError
      |    +-- NotADirectoryError
      |    +-- PermissionError
      |    +-- ProcessLookupError
      |    +-- TimeoutError
      +-- ReferenceError
      +-- RuntimeError
      |    +-- NotImplementedError
      |    +-- RecursionError
      +-- SyntaxError
      |    +-- IndentationError
      |         +-- TabError
      +-- SystemError
      +-- TypeError
      +-- ValueError
      |    +-- UnicodeError
      |         +-- UnicodeDecodeError
      |         +-- UnicodeEncodeError
      |         +-- UnicodeTranslateError
      +-- Warning
           +-- DeprecationWarning
           +-- PendingDeprecationWarning
           +-- RuntimeWarning
           +-- SyntaxWarning
           +-- UserWarning
           +-- FutureWarning
           +-- ImportWarning
           +-- UnicodeWarning
           +-- BytesWarning
           +-- ResourceWarning

2、抛出异常

因为错误是class，捕获一个错误就是捕获到该class的一个实例。因此，错误并不是凭空产生的，而是有意创建并抛出的。Python的内置函数会抛出很多类型的错误，我们自己编写的函数也可以抛出错误。

如果要抛出错误，首先根据需要，可以定义一个错误的class，选择好继承关系，然后，用raise语句抛出一个错误的实例：

案例1：自定义异常

• 自定义异常，print一个对象，实际是两个步骤：1.执行该对象的__str__方法；2.print得到该对象的__str__的返回值，打印

  class FooError(Exception):
      def __init__(self,msg):
          self.message = msg
  
      def __str__(self):
          return self.message
  
  try:
      raise FooError('自定义异常FooError.')
  except FooError as e:
      print(e)
  

案例2：raise向上级抛异常

• 原版：

  # err.py
  class FooError(Exception):          #定义错误的class，并指定父类；
      pass
  
  def foo(s):
      n = int(s)
      if n==0:
          raise FooError('invalid value: %s' % s)
      return 10 / n
  

  这时，执行该脚本，会报出异常：

  Traceback (most recent call last): File "/root/test02.py", line 22, in foo(0) File "/root/test02.py", line 19, in foo raise FooError('invalid value: %s' % s) main.FooError: invalid value: 0

  一般我们都尽量使用python自带的异常类型即可。

• 改进版：

  def foo(s):
      n = int(s)
      return 10 / n
  
  def bar(s):
      try:
          return foo(s)
      except BaseException as e:
          print ('Error!',e)
          raise                       #仅仅捕获错误，不知道应该怎么处理该错误，所以，最恰当的方式是利用raise继续往上抛，让顶层调用者去处理。
  
  def main():
      bar('0')
  
  main()
  

  raise语句如果不带参数，就会把当前错误原样抛出。此外，在except中raise一个Error，还可以把一种类型的错误转化成另一种类型：

  try: 10 / 0 except ZeroDivisionError: raise ValueError('input error!')

  这里将ZeroDivisionError 异常类型转换为了 ValueError。虽然可以转换，但是一定不要转换为毫不相关的异常类型。

案例3：raise向Exception抛异常

• 通过raise，抛出指定异常给Exception，可以和Exception一起记录到日志中；

  def db():
      try:
          pass    # 连接数据库，操作
      except Exception as e:
          return False
      else:
          return True
  
  def log(n):
      print(n)
      pass  # 打开文件，记录日志
  
  
  def make():
      try:
          result = db()
          if not result:
              raise Exception("数据库操作失败.")     # 这里是将错误信息抛给Exception，这样可以通过下面log()记录到日志文件中。
      except Exception as e:
          str_error = str(e)
          log(str_error)
  
  make()
  

3、代码调试

我们写代码，都不可能一次搞定。调试时如果使用print语句，那么调试完毕后，代码中到处都是print，我们还得手动删除这些print。

断言assert

其实，我们可以用断言代替。凡是用print来辅助查看的地方，都可以用断言（assert）来替代：

def foo(s):
    n = int(s)
    assert n != 0, 'n is zero!!!'
    return 10 / n

def main():
    foo('0')

main()

assert的意思是，表达式n != 0应该是True，否则，后面的代码就会出错。 如果断言失败，assert语句本身就会抛出AssertionError：

Traceback (most recent call last):
  ......
    assert n != 0, 'n is zero!!!'
AssertionError: n is zero!!!                #注意，这里的异常信息是我们断言处自定义的。

程序中如果到处充斥着assert，和print相比也好不到哪去。不过，启动Python解释器时可以用-O参数来关闭assert(把assert当做pass处理)：

# python -O test02.py

logging

代码调试时把print替换为logging，和assert比，logging不会抛出错误，而且可以输出到文件：

# err.py
import logging
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)

s = '2'
n = int(s)
logging.info('n = %d' % n)
print (10 / n)    

记住，日志很重要！

pdb

此外，我们还可以利用启动Python的调试器pdb，让程序以单步方式运行，可以随时查看运行状态。这里不再详细讲解这个啦。