python 异常处理

异常Exception

错误，error

逻辑错误：算法写错了，加法写成了减法。

笔误：变量名写错了，语法错误。

函数或者类使用错误，其实这也是属于逻辑错误。

总之，错误是可避免的。却不能完全避免。

异常（exception）

本意就是意外情况

这有个前提，没有出现上面的错误，也就是说程序写的没有问题，但是在某些情况下，会出现一些意外，导致程序无法正常的执行下去。

例如open函数操作一个文件，文件不存在，或者创建了一个文件时，文件已经存在了，或者访问一个网络文件，突然断网了，这就是异常，是个意外的情况。

异常也是不可避免的。

错误和异常

在高级编程语言中，一般都会有错误和异常的概念，异常是可以捕获，并被处理的，但是错误是不可以被捕获的。

举例

对比异常和错误

#异常
with open("testabc") as f:
    pass

结果为：
---------------------------------------------------------------------------
FileNotFoundError                         Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-10eb3cc9145e> in <module>
----> 1 with open("testabc") as f:
      2     pass

FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'testabc'


#错误
def 0A():
    pass

结果为：
 File "<ipython-input-4-e8924206c418>", line 2
    def 0A():
        ^
SyntaxError: invalid syntax

一个健壮的程序，应该尽可能的避免错误，尽可能的捕获、处理各种异常。

try:
    f = open("testwe.txt")
    print("after")
except:
    print("exception")

结果为：
exception

上面的例子，打开文件产生了异常，所以后面的没有再执行，而执行的except语句块。所以try是捕获异常的，如果没有捕获到异常except就不会执行。

try:
    f = open("testwe.txt","w")
    print("after")
except:
    print("exception")

结果为：
after

产生异常

产生：raise语句显示的抛出异常

Python解释器自己监测到异常并引发它。

def foo():
    print("before")
    def bar():
        print(1/0)#除0异常
        
    bar()
    print("after")
foo()

def bar():
    print("before")
    raise Exception("my exception")
    print(after)
    
bar()

结果为：
before
---------------------------------------------------------------------------
ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
<ipython-input-6-b875e3e692f5> in <module>
      6     bar()
      7     print("after")
----> 8 foo()
      9 
     10 def bar():

<ipython-input-6-b875e3e692f5> in foo()
      4         print(1/0)#除0异常
      5 
----> 6     bar()
      7     print("after")
      8 foo()

<ipython-input-6-b875e3e692f5> in bar()
      2     print("before")
      3     def bar():
----> 4         print(1/0)#除0异常
      5 
      6     bar()

ZeroDivisionError: division by zero


def bar():
    print("before")
    raise Exception("my exception")
    print(after)
    
bar()

结果为：
before
---------------------------------------------------------------------------
Exception                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-8-823557ea8ce0> in <module>
      4     print(after)
      5 
----> 6 bar()

<ipython-input-8-823557ea8ce0> in bar()
      1 def bar():
      2     print("before")
----> 3     raise Exception("my exception")
      4     print(after)
      5 

Exception: my exception

程序会在异常抛出的地方中断执行，如果不捕获，就会提前结束程序。

raise语句

raise后什么都没有，表示抛出最近一个被激活的异常，如果没有被激活的异常，则抛类型异常。这种方式很少见。

try:
    1/0
except:
    try:
        raise
    except Exception as e:
        print(e)

结果为：
division by zero

上面中首先抛出了一个异常，然后执行except语句块，raise捕获最近的一个异常，然后将这个异常打印出来。

raise后要求应该是baseexception类的子类或实例，如果是类，将被无参实例化。

异常的捕获

try:
    待捕获异常的代码块
except[异常类型]:#如果没有异常类型，那不管什么异常都会捕获。
    异常的处理代码块

try:
    print("begin")
    c = 1/0
    print("end")
except:
    print("catch the exception")
print("outer")

结果为：
begin
catch the exception
outer

上例执行到c = 1/0时产生异常并抛异常，由于使用了try……except语句块则捕获到了这个异常，异常生成位置之后语句将不再执行，转而执行对应的except部分的语句，最后执行try……except语句块之外的语句。

捕获指定类型的异常

try:
    print("begin")
    c = 1/0
    print("end")
except ArithmeticError:#如果换成Keyerror则捕获不到异常。
    print("catch the ArithmeticError")
print("outer")

结果为：
begin
catch the ArithmeticError
outer

异常类及继承层次

Python异常的继承

 BaseException及子类

BaseException

所有内建异常类的基类是baseexception

SystemExit

sys.exit()函数引发的异常，异常不捕获处理，就直接交给Python解释器，解释器退出。

import sys
print("before")
sys.exit(1)
print("sysexit")
print("outer")#是否执行？

结果为：
before
An exception has occurred, use %tb to see the full traceback.

SystemExit: 1

#捕获这个异常
import sys
try:
    sys.exit(1)
except SystemExit:
    print("sysexit")
print("outer")

结果为：
sysexit
outer

KeyboardInterreut

对应的捕获用户中断行为ctrl+c,这个只能在命令窗口里面执行。

try:
    import time
    while True:
        time.sleep(1)
        pass
except keyboardInterrupt:
    print("ctrl + c")
print("outer")

Exception及子类

Exception是所有内建的、非系统退出的异常的基类，自定义异常应该继承自它。

SyntaxError语法错误

Python将这种错误也归到异常类下面的exception下的子类，但是这种错误是不可以捕获的。

def a():
    try:
        0a = 5
    except:
        pass

结果为：
 File "<ipython-input-8-d4aca2aa43e3>", line 3
    0a = 5
     ^
SyntaxError: invalid syntax

ArithmeticErroc所有算术引发的异常，其子类有除0异常等。

LookupError

使用映射的键或序列的索引无效时引发的异常的基类：IndexError，KeyError

自定义异常

从Exception继承的类

class MyException(Exception):
    pass
try:
    raise MyException()
except MyException:#捕获自定义异常
    print("catch the exception")

结果为：
catch the exception

class MyException(Exception):
    pass
try:
    raise MyException()
except MyException:#捕获自定义异常
    print(MyException.mro())

结果为：
[<class '__main__.MyException'>, <class 'Exception'>, <class 'BaseException'>, <class 'object'>]

异常的捕获

class MyException(Exception):
    pass

try:
    a = 1/0#
    raise MyException()#自定义
    open("a1.txt")#
except MyException:
    print("catch the exception")
except ZeroDivisionError:
    print("1/0")
except Exception:#调整except的顺序
    print("exception")

结果为：
1/0

捕获规则

捕获是从上到下依次比较，如果匹配，则执行匹配的except语句块。

如果被一个except语句捕获，其他except语句就不会再次执行了。

如果没有任何一个except语句捕获到这个异常，则该异常向外抛出。

捕获的原则

从小到大，从具体到宽泛。也就是顺序应该从小到大。一个好的习惯应该加上一个except：。

as子句

被抛出的异常，应该是异常的实例，如何获得这个对象呢？使用as子句

class MyException(Exception):
    def __init__(self,code,message):
        self.code = code
        self.message = message
        
try:
    raise MyException
except MyException as e:
    print("MyException = {} {}".format(e.code,e.message))
except Exception as e:
    print("exception = {}".format(e))

结果为：
exception = __init__() missing 2 required positional arguments: 'code' and 'message'

raise后跟类名是无参构造实例，因此需要两个参数。

class MyException(Exception):
    def __init__(self,code,message):
        self.code = code
        self.message = message
        
try:
    raise MyException(200,"ok")
except MyException as e:
    print("MyException = {} {}".format(e.code,e.message))
except Exception as e:
    print("exception = {}".format(e))

结果为：
MyException = 200 ok

finally子句

finally

最终，即最后一定要执行的，try……finally语句块中，不管是否发生了异常，都要执行finally的部分。

try:
    f = open("t1est.txt")
except FileNotFoundError as e:
    print("{}{}{}".format(e.__class__,e.errno,e.strerror))
finally:
    print("清理工作")
    f.close()

结果为：

<class 'FileNotFoundError'>2No such file or directory
清理工作

 

---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-11-f9294b26e624> in <module>
      5 finally:
      6     print("清理工作")
----> 7     f.close()

AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'close'

注意上例中的f的作用域，上面打开就抛异常了，还没有赋值，所以会出现问题。解决的办法是在外部定义f。try语句块没有开辟新的作用域。

finally中一般放置资源的清理，释放工作的语句。

f = None
try:
    f = open("t1est.txt")
except FileNotFoundError as e:
    print("{}".format(e))
finally:
    print("清理工作")
    if f is not None:
        f.close() 

结果为：
[Errno 2] No such file or directory: 't1est.txt'
清理工作

也可以在finally中再次捕获异常

try:
    f = open("t1est.txt")
except Exceptin as e:
    print("{}".format(e))
finally:
    print("清理工作")
    try:
        f.close()
    except NameError as e:
        print(e)

finally执行时机

#测试1
def foo():
    try:
        return 3
    finally:
        print("finally")
    print("==")
print(foo())

结果为：
finally
3

#测试2
def foo():
    try:
        return 3
    finally:
        return 5
    print("==")
print(foo())

结果为;
5

测试1

进入try，执行return3，虽然函数要返回，但是finally一定还要执行，所以打印了finally后，函数返回。

测试2

今日try，执行return3，虽然函数要返回，但是finally一定还要执行，所以执行return5，函数返回。5被压在栈顶，所以返回5。简单说，函数的返回值取决于最后一个执行的return语句，而finally则是try……finally中最后执行的语句块。

异常的传递

def foo1():
    return 1/0
def foo2():
    print("foo2 start")
    foo1()
    print("foo2 stop")
    
foo2()

结果为：
foo2 start
---------------------------------------------------------------------------
ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
<ipython-input-29-1d986328012a> in <module>
      6     print("foo2 stop")
      7 
----> 8 foo2()

<ipython-input-29-1d986328012a> in foo2()
      3 def foo2():
      4     print("foo2 start")
----> 5     foo1()
      6     print("foo2 stop")
      7 

<ipython-input-29-1d986328012a> in foo1()
      1 def foo1():
----> 2     return 1/0
      3 def foo2():
      4     print("foo2 start")
      5     foo1()

ZeroDivisionError: division by zero

foo2调用了foo1，foo1产生的异常，传递到了foo2中。

异常总是向外层抛出，如果外层没有处理这个异常，就会继续向外抛出。

如果内层捕获并处理了异常，外部就不能捕获到了。

如果到了最外层还没有被处理，就会中断异常所在的线程的执行。

#线程中测试异常
import threading
import time

def foo1():
    return 1/0
def foo2():
    time.sleep(3)#3秒后抛出异常
    print("foo2 start")
    foo1()
    print("foo2 stop")
    
t = threading.Thread(target = foo2)
t.start()

while True:
    time.sleep(1)
    print("everything ok")
    if t.is_alive():
        print("alive")
    else:
        print("dead")

import threading
import time

def foo1():
    try:
        1/0
    finally:
        print("foo1 fin")
def foo2():
    time.sleep(3)#3秒后抛出异常
    print("foo2 start")
    foo1()
    print("foo2 stop")
    
try:
    foo2()
except Exception as e:
    print("outer",e)
finally:
    print("outer fin")
print("outer")

结果为：
foo2 start
foo1 fin
outer division by zero
outer fin
outer

try嵌套

try:
    try:
        ret = 1/0
    except KeyError as e:
        print(e)
    else:
        print("inner ok")
    finally:
        print("inner fin")
except:
    print("outer catch")
finally:
    print("outer fin")

结果为：
inner fin
outer catch
outer fin

内部捕获不到异常，会向外层传递异常。

但是如果内层有finally且其中有return、break语句，则异常就不会继续向外抛出。

def foo():
    try:
        ret = 1/0
    except KeyError as e:
        print(e)
    finally:
        print("inner fin")
        return #异常被丢弃
    
try:
    foo()
except:
    print("outer catch")
finally:
    print("outer fin")

结果为：
inner fin
outer fin

异常的捕获时机

1立即捕获

需要立即返回一个明确的结果

def parse_int(s):
    try:
        return int(s)
    except:
        return 0
print(parse_int("s"))

结果为：
0

2边界捕获

封装产生了边界。

例如，写了一个模块，用户调用这个模块的时候捕获异常，模块内部不需要捕获，处理异常，一旦内部处理了，外部调用者就无法感知了。

例如，open函数，出现的异常交给调用者处理，文件存在了，就不用再创建了，看是否修改还是删除。

例如，自己写了一个类，使用了open函数，但是出现了异常不知道如何处理，就继续向外层抛出，一般来说最外层也是边界，必须处理这个异常了，否则线程退出。

else子句

try:
    ret  = 1*0
except ArithmeticError as e:
    print(e)
else:
    print("ok")
finally:
    print("fin")

结果为：
ok
fin

else子句，没有任何异常发生，则执行。

总结

 try的工作原理

1如果try中语句执行时发生异常，搜索except子句，并执行第一个匹配该异常的except子句。

2.如果try中语句执行时发生异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到外层的try，如果外层不处理这个异常，异常将继续向外层传递，如果都不处理该异常，则会传递到最外层，如果还没有处理，就终止异常所在的线程。

3.如果在try执行时没有发生异常，将执行else子句中的语句。

4无论try中是否发生异常，finally子句最终都会执行。