Python升级之路( Lv8 ) 异常机制

时间静止不是简史

发布于 2022-06-28 09:38:18

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发布于 2022-06-28 09:38:18

文章被收录于专栏：Java探索之路

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第八章异常机制

异常机制

前言

在本章, 我们首先会了解什么是异常: 软件程序在运行过程中，可能会遇到能使其不能正常运行的问题，我们称之为异常，英文是： Exception 然后, 我们会了解捕获异常的四种结构方式, 再然后, 我们梳理常见放的异常再然后, 我们补充其他关于异常相关的问题, 最后, 我们通过使用 Pycharm 来体会异常的调试过程

一、异常是什么

程序在运行过程中发生的意外情况，称为异常，程序运行时一旦出现了异常，将会导致程序立即终止，异常之后的代码将无法继续执行，所以需要对异常进行处理

异常机制本质：

当程序出现异常，程序安全的退出、处理完后继续执行的机制

python中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类. 异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法.

下面较为完整的展示了python中内建异常类的继承层次：

解决思路

异常解决的关键：定位 当发生异常时，解释器会报相关的错误信息，并会在控制台打印出相关错误信息. 我们只需按照从上到下的顺序即可追溯（Trackback）错误发生的过程，最终定位引起错误的哪一行代码.

实操代码

# 测试简单的0不能做除数异常
# 因为如果假设成立, 则说明 3/0=0 => 可以推导 0*0=3, 因为结果不成立, 因此假设不成立
# a = 3/0

def a():
    print("run in a() start! ")
    num = 1/0
    print("run in a() end! ")


def b():
    print("run in b() start! ")
    a()
    print("run in b() end! ")


def c():
    print("run in c() start! ")
    b()
    print("run in c() end! ")


print("step1")
c()
print("step2")

结果输出

从打印输出结果来看, 最底层的方法(eg: a())出错之后, 会在上层调用的方法位置处抛出异常. 因为错误信息以栈的形式输出, 因此最顶层的调用因为先打印, 所以会先被我们看到. 因此对底层/最有用的信息一般位于最下面.

二、try和except结构

try…一个except结构

这种结构是最常见, 也是最常用的结构

语法结构

try:
 被监控的可能引发异常的语句块
except  BaseException [as  e]:
 异常处理语句块

注意事项:

try 块包含着可能引发异常的代码， except 块则用来捕捉和处理发生的异常
执行的时候，如果 try 块中没有引发异常，则跳过 ecept 块继续执行后续代码
执行的时候，如果 try 块中发生了异常，则跳过 try 块中的后续代码，跳到相应的 except 块中处理异常. 异常处理完后，继续执行后续代码

实操代码

def a():
    print("run in a() start! ")
    try:
        num = 1 / 0
    except BaseException as e:
        print("捕获异常之后执行此处代码")
    print("run in a() end! ")


def b():
    print("run in b() start! ")
    a()
    print("run in b() end! ")


def c():
    print("run in c() start! ")
    b()
    print("run in c() end! ")


print("step1")
c()
print("step2")

结果输出

try…多个except结构

try…except 的结构可以捕获所有的异常，工作中也很常见. 但是，一般建议尽量捕获可能出现的多个异常（按照先子类后父类的顺序），并且针对性写出异常处理代码为了避免遗漏可能出现的异常，可以在最后增加 BaseException 。结构如下

语法结构

try:
 被监控的、可能引发异常的语句块
except  Exception1:
 处理Exception1的语句块
except  Exception2:
 处理Exception2的语句块
[...]
except  BaseException：
 处理可能遗漏的异常的语句块

实操代码

try:
    a = input("请输入被除数: ")
    b = input("请输入除数: ")
    result = float(a)/float(b)
    print(result)

except ZeroDivisionError:
    print("异常: 0不能做除数")
except ValueError:
    print("异常: 输入的必须是数值类型!")
except BaseException as e:
    print(e)
    print(type(e))

结果输出

try…except…else结构

在 try…except…else 结构的基础上增加了 else 块 . 如果 try 块中没有抛出异常，则执行else 块. 如果 try 块中抛出异常，则执行 except 块，不执行 else 块.

语法结构

try:
 被监控的可能引发异常的语句块
except  BaseException [as  e]:
 异常处理语句块
else:
 没有抛出异常时执行的语句块

实操代码

try:
    a = input("请输入被除数: ")
    b = input("请输入除数: ")
    result = float(a)/float(b)
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print("两数相除, 结果是:", result)

结果输出

try…except…finally结构

try…except…finally 结构中， finally 块无论是否发生异常都会被执行, 通常用来释放 try 块中申请的资源

语法结构

try:
 被监控的可能引发异常的语句块
except  BaseException [as  e]:
 异常处理语句块
finally:
 无论是否捕获异常都会执行的语句块

实操代码

try:
    a = input("请输入被除数: ")
    b = input("请输入除数: ")
    result = float(a)/float(b)
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print("两数相除, 结果是:", result)
finally:
    print("我是finally中的语句, 无论发生异常与否, 都执行！")

输出结果

实操代码2

try:
    f = open("d:/a.txt",'r')
    content = f.readline()
    print(content)
except BaseException as e:
    print(e)
finally:
    f.close()       #释放资源. 此处也可能会发生异常。若发生异常，则程序终止,不会继续往下执行
print("step4")

三、常见异常

异常汇总

常见异常举例

# Python中的异常都派生自 BaseException 类, 我们测试和列出常见的一些异常, 方便初学者掌握

# 1. SyntaxError ：语法错误 | SyntaxError: invalid syntax. Perhaps you forgot a comma?
# int a =3

# 2. NameError ：尝试访问一个没有申明的变量 | NameError: name 'a' is not defined
# print(a)

# 3. ZeroDivisionError ：除数为0错误（零除错误） | ZeroDivisionError: division by zero
# a = 3 / 0

# 4. ValueError ：数值错误 | ValueError: could not convert string to float: 'skyII'
# float("skyII")

# 5. TypeError ：类型错误 | TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
# 123+"abc"

# 6. AttributeError ：访问对象的不存在的属性 | AttributeError: 'int' object has no attribute 'sayhi'
# a = 100
# a.sayhi()

# 7. IndexError ：索引越界异常 | IndexError: list index out of range
# a = [4, 5, 6]
# a[10]

# 8. KeyError ：字典的关键字不存在 | KeyError: 'salary'
a = {'name': "sari", 'age': 18}
a['salary']

四、其他异常相关问题

return语句和异常处理问题

由于 return 有两种作用：结束方法运行、返回值. 我们一般不把 return放到异常处理结构中，而是放到方法最后.

实操代码

一般不要将return语句放到try、except、else、finally块中, 会发生一些意想不到的错误. 建议放到方法最后如上面代码, 这种写法就会导致无论是否正确, 都会导致 try内的return无法执行而去执行 finally 内的语句

def testException():
    try:
        a = input("请输入被除数: ")
        b = input("请输入除数: ")
        result = float(a) / float(b)
        return result
    except BaseException as e:
        print(e)
        return "a"
    finally:
        print("我是finally中的语句, 无论发生异常与否, 都执行！")
        return "b"
	# return "b" # 正常情况应该放到这里
print(testException())

结果输出

with上下文管理

finally 块由于是否发生异常都会执行，通常我们作为放释放资源的代码. 其实，我们可以通过 with 上下文管理，更方便的实现释放资源的操作. with 上下文管理可以自动管理资源，在 with 代码块执行完毕后自动还原进入该代码之前的现场或上下文. 不论何种原因跳出 with块，不论是否有异常，总能保证资源正常释放. 极大的简化了工作，在文件操作、网络通信相关的场合非常常用.

语法结构

with  context_expr [ as  var]：
 语句块

实操代码

# 【示例】 with 上下文管理文件操作
with open("d:/dd.txt") as f:
    for line in f:
        print(line)

traceback模块和生成异常日志

我们可以利用 traceback.print_exc(file=f), 将异常日志输出到日志文件中

# traceback模块和生成异常日志
import traceback

try:
    print("step1")
    num = 1 / 0
except:
    # traceback.print_exc()  # 直接输出错误调用记录
    with open("d:/a.log", "a") as f:    # 使用 traceback 将异常信息写入日志文件
         traceback.print_exc(file=f)

自定义异常类

程序开发中，有时候我们也需要自己定义异常类. 自定义异常类一般都是运行时异常，通常继承 Exception 或其子类即可. 命名一般以Error 、 Exception 为后缀. 自定义异常由 raise 语句主动抛出.

实操代码

# 【示例】自定义异常类和raise语句
class AgeError(Exception):
    def __init__(self, errorInfo):
        Exception.__init__(self)
        self.errorInfo = errorInfo

    def __str__(self):
        return str(self.errorInfo) + ", 年龄错误! 应该在 1-150之间!"


# 测试代码
if __name__ == "__main__":  # 如果为True, 则模块是作为独立文件运行, 可以执行测试代码
    age = int(input("输入一个年龄: "))
    if age < 1 or age > 150:
        raise AgeError(age)
    else:
        print("正常的年龄: ", age)

结果输出