Python中異常機制的示例分析

小編給大家分享一下Python中異常機制的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

一、對異常的理解

1、什么是異常

??異常即“與正常情況不同”，何為正常？正常便是解釋器在解釋代碼時，我們所編寫的代碼符合解釋器定義的規則，即為正常，當解釋器發現某段代碼符合語法但有可能出現不正常的情況時，解釋器便會發出一個事件，中斷程序的正常執行。這個中斷的信號便是一個異常信號。所以，總體解釋就是，在解釋器發現到程序出現錯誤的時候，則會產生一個異常，若程序沒有處理，則會將該異常拋出，程序的運行也隨之終止。我們可以在一個空白的.py文件中寫一句int（“m”），運行后結果如下。

??這一串字體為解釋器拋出的一系列錯誤信息，因為int()傳入的參數只支持數字字符串和數字，顯然‘m’不屬于數字字符串傳入參數錯誤所以解釋器報“valueError”的錯誤。

2、錯誤和異常的區別

??對于python錯誤的概述：它指的是代碼運行前的語法或邏輯錯誤。拿常規語法錯誤來說，當我們編寫的代碼過不了語法檢測時，則會直接出現語法錯誤，必須在程序執行前就改正，不然寫的代碼將毫無意義，代碼是不運行的，也無法捕獲得到。舉個例子，在.py文件輸入if a = 1 print(“hello”)，輸出結果如下：

  Traceback (most recent call last):
  	File "E:/Test_code/test.py",line 1
    	if a = 1 print("hello")
                ^SyntaxError: invalid syntax

??函數 print() 被檢查到有錯誤，是它前面缺少了一個冒號 : ，所以解析器會復現句法錯誤的那行代碼，并用一個小“箭頭”指向行里檢測到的第一個錯誤，所以我們可以直接找到對應的位置修改其語法。當然除了語法錯誤，還有很多程序奔潰的錯誤，如內存溢出等，這類錯誤往往比較隱蔽。
??相比于錯誤，python異常主要在程序執行過程中，程序遇見邏輯或算法問題，這時解釋器如果可以處理，則沒問題，如果處理不了，便直接終止程序，便將異常拋出，如第1小點的int(‘m’)例子，因為參數傳入錯誤導致程序出錯。這種因為邏輯產生的異常五花八門，還好我們的解釋器都內置好了各種異常的種類，讓我們知道是什么樣的異常出現，好讓我們“對癥下藥”。
??這里注意一點，上述語法錯誤是可識別的錯誤，所以解釋器也會默認拋出一個SyntaxError異常信息反饋給程序員。所以本質上大部分錯誤都是可被輸出打印的，只是因為錯誤代碼不運行，也就沒法處理，所以捕獲錯誤的異常信息就變得沒意義。

3、常見python異常種類

??這里貼上我們在寫代碼時最常見的異常類型，如果遇到其他種類的異常，當然是選擇白度啦~

二、python五大異常處理機制

??我們明白了什么是異常后，那么發現異常后怎么處理，便是我們接下來要解決的問題。這里將處理異常的方式總結為五種。

1、默認異常處理機制

??“默認”則說明是解釋器默認做出的行為，如果解釋器發現異常，并且我們沒有對異常進行任何預防，那么程序在執行過程中就會中斷程序，調用python默認的異常處理器，并在終端輸出異常信息。剛才舉過的例子：int(“m”)，便是解釋器因為發現參數傳入異常，這種異常解釋器“無能為力”，所以它最后中斷了程序，并將錯誤信息打印輸出，告訴碼農朋友們：你的程序有bug！！！

2、try…except…處理機制

??我們把可能發生錯誤的語句放在try語句里，用except來處理異常。每一個try，都必須至少有一個或者多個except。舉一個最簡單的例子如下，在try訪問number的第500個元素，很明顯數組越界訪問不了，這時候解釋器會發出異常信號：IndexError，接著尋找后面是否有對應的異常捕獲語句except ，如果有則執行對應的except語句，待except語句執行完畢后，程序將繼續往下執行。如果沒有對應的except語句，即用戶沒有處理對應的異常，這時解釋器會直接中斷程序并將錯誤信息打印輸出。

number = 'hello'try：	print(number[500])	#數組越界訪問except IndexError：	print("下標越界啦！")except NameError：	print("未聲明對象！")print("繼續運行...")

輸出結果如下，因為解釋器發出異常信號是IndexError，所以執行下標越界語句。

下標越界啦！
繼續運行...

??為了解鎖更多用法，我們再將例子改一下，我們依然在try訪問number的第500個元素，造成訪問越界錯誤，這里的except用了as關鍵字可以獲得異常對象，這樣子便可獲得錯誤的屬性值來輸出信息。

number = 'hello'try：	print(number[500])	#數組越界訪問except IndexError as e：	print(e)except Exception as e：	#萬能異常
	print(e)except：			  	 #默認處理所有異常
	print("所有異常都可處理")print("繼續運行...")

輸出結果如下所示，會輸出系統自帶的提示錯誤：string index out of range，相對于解釋器因為異常自己拋出來的一堆紅色刺眼的字體，這種看起來舒服多了（能夠“運籌帷幄”的異常才是好異常嘛哈哈哈）。另外這里用到“萬能異常”Exception，基本所有沒處理的異常都可以在此執行。最后一個except表示，如果沒有指定異常，則默認處理所有的異常。

string index out of range繼續運行...

3、try…except…finally…處理機制

??finally語句塊表示，無論異常發生與否，finally中的語句都要執行完畢。也就是可以很霸氣的說，無論產生的異常是被except捕獲到處理了，還是沒被捕獲到解釋器將錯誤輸出來了，都統統要執行這個finally。還是原來簡單的例子加上finally語句塊如下，代碼如下：

number = 'hello'try：	print(number[500])	#數組越界訪問，拋出IndexError異常except IndexError：	print("下標越界啦！")finally：	print("finally！")print("繼續運行...")		#運行

結果如下，數據越界訪問異常被捕獲到后，先執行except 語句塊，完畢后接著執行了finally語句塊。因為異常被執行，所以后面代碼繼續運行。

下標越界啦！finally！
繼續運行...

??對try語句塊進行修改，打印abc變量值，因為abc變量沒定義，所以會出現不會被捕獲的NameError異常信號，代碼如下所示：

number = 'hello'try：	print(abc)	#變量未被定義，拋出NameError異常except IndexError：	print("下標越界啦！")finally：	print("finally！")print("繼續運行...")	#不運行

結果如下，因為NameError異常信號沒法被處理，所以解釋器將程序中斷，并將錯誤信息輸出，但這過程中依然會執行finally語句塊的內容。因為程序被迫中斷了，所以后面代碼不運行。

finally！	#異常沒被捕獲，也執行了finallyTraceback (most recent call last):
	File "E:/Test_code/test.py",line 3,in <module>
   		print("abc")NameError: name 'abc' is not defined

??理解到這里，相信:try…finally…這種機制應該也不難理解了，因為省略了except 捕獲異常機制，所以異常不可能被處理，解釋器會將程序中斷，并將錯誤信息輸出，但finally語句塊的內容依然會被執行。例子代碼如下：

number = 'hello'try：	print(abc)	#變量未被定義，拋出NameError異常finally：	print("finally！")print("繼續運行...")

運行結果：

finally！	#異常沒被捕獲，也執行了finallyTraceback (most recent call last):
	File "E:/Test_code/test.py",line 3,in <module>
   		print("abc")NameError: name 'abc' is not defined

4、assert斷言處理機制

??assert語句先判斷assert后面緊跟的語句是True還是False，如果是True則繼續往下執行語句，如果是False則中斷程序，將錯誤信息輸出。

assert 1 == 1 	#為True正常運行assert 1 == 2	#為False,終止程序，錯誤信息輸出

5、with…as處理機制

??with…as一般常用在文件處理上，我們平時在使用類似文件的流對象時，使用完畢后要調用close方法關閉，很麻煩，這里with…as語句提供了一個非常方便且人性的替代方法，即使突發情況也能正常關閉文件。舉個例子代碼如下，open打開文件后將返回的文件流對象賦值給fd，然后在with語句塊中使用。

with open('e:/test.txt','r') as fd:
	fd.read()
	print(abc)	#變量未被定義，程序終止，錯誤信息輸出print("繼續運行...")

??正常情況下，這里的with語句塊完畢之后，會自動關閉文件。但如果with語句執行中發生異常，如代碼中的變量未定義異常，則會采用默認異常處理機制，程序終止，錯誤信息輸出，后面代碼不被運行，文件也會正常關閉。

三、python異常自定義

??說了這么多異常的使用，終于可以回到我前言所說的在實際項目中存在的問題，即錯誤碼的返回和數值的返回是沖突的（因為錯誤碼也是數值），這時候便可以用異常的拋出和捕獲來完成錯誤碼的傳遞，即try和except 。但系統發生異常時拋出的是系統本身定義好的異常類型，跟自己的錯誤碼又有何關系？這就是我接下來要說的內容：如何定義自己的異常并且能夠被except 所捕獲。

1、異常自定義

??實際開發中，有時候系統提供的異常類型往往都不能滿足開發的需求。這時候就要使用到異常的自定義啦，你可以通過創建一個新的異常類來擁有自己的異常。自己定義的異常類繼承自 Exception 類，可以直接繼承，或者間接繼承。栗子舉起來：

class MyException(Exception):
    '''自定義的異常類'''
    def __init__(self, error_num):	#異常類對象的初始化屬性
        self.error_num = error_num    def __str__(self):				#返回異常類對象說明信息
        err_info = ['超時錯誤','接收錯誤']
        return err_info[self.error_num]

??該類繼承自Exception 類，并且新類的名字為MyException，這跟前面我們一直在用的IndexError這個異常類一樣，都是繼承自Exception 類。__init__為構造函數，當我們創建對象時便會自動調用，__str__為對象說明信息函數，當使用print輸出對象的時候，只要自己定義了__str__方法，那么就會打印從在這個方法中return的數據。
??即print(MyException(0))時，便可打印“超時錯誤”這個字符串，print(MyException(1))時，便可打印“接收錯誤”這個字符串，心細的你應該可以理解，MyException(x)為臨時對象（x是傳入錯誤碼參數，這里只定義了0和1），與a = MyException(x)，a為對象一個樣子 。 這里有一個好玩的說法，在python中方法名如果是__xxxx__()的，那么就有特殊的功能，因此叫做“魔法”方法。

2、異常拋出raise

??現在我們自己定義的錯誤定義好了（上面的MyException），怎么能像IndexError一樣讓except捕獲到呢？于是乎raise關鍵字派上用場。我們在異常機制中用try…except時，一般都是將可能產生的錯誤代碼放到try語句塊中，這時出現異常則系統便會自動將其拋出，比如IndexError，這樣except就能捕獲到，所以我們只要將自定義的異常在需要的時候將其拋出即可。
??raise 唯一的一個參數指定了要被拋出的異常。它必須是一個異常的實例或者是異常的類（也就是 Exception 的子類），那么我們剛剛定義的異常類就可以用啦，舉個簡單例子：

try:
    raise MyException(0)	# 自己定義的錯誤類，將錯誤碼為0的錯誤拋出except MyException as e:
    print(e) 	  			# 輸出的是__str__返回的內容，即“超時錯誤”

??這里我直接將自己定義的錯誤拋出，…as e就是把得到的錯誤當成對象e，這樣才可以訪問其屬性和方法。因為自己定義的錯誤中可以支持多個錯誤碼（本質還是MyException這個錯誤），所以便可實現傳入不同錯誤碼就可打印不同錯誤信息。

3、異常捕獲

??只要我們在try中將錯誤raise出來，except就可以捕獲到（當然，異常必須是Exception 子類才能被捕獲），將前面兩個例子整合起來，代碼如下：

'''錯誤碼：0代表超時錯誤，1代表接收錯誤'''class MyException(Exception):
    '''自定義的異常類'''
    def __init__(self, error_num):	# 異常類對象的初始化屬性
        self.error_num= error_num    def __str__(self):				# 返回異常類對象指定錯誤碼的信息
        err_info = ['超時錯誤','接收錯誤']
        return err_info[self.error_num]def fun()
	raise MyException(1) 			# 拋出異常對象，傳入錯誤碼1def demo_main():
    try:
        fun()
    except MyException as ex:		# 這里要使用MyException進行捕獲，對象為ex
        print(ex) 	   				# 輸出的是__str__部分返回的內容，即“接收錯誤”
        print(ex.error_num) 		# 輸出的是__init__中定義的error_num，即1demo_main()							#此處開始運行

??代碼從demo_main函數開始執行，進入try語句塊，語句塊中的fun()函數模擬代碼運行失敗時raise 自定義的異常，except 正常接收后通過as 關鍵字得到異常對象，訪問該異常對象，便可正常輸出自定義的異常信息和自定義的錯誤碼。

四、異常使用注意事項

此注意事項參考博文：異常機制使用細則.

1、不要太依賴異常機制

??python 的異常機制非常方便，對于信息的傳遞中十分好用（這里信息的傳遞主要有三種，參數傳遞，全局變量傳遞，以及異常機制傳遞），但濫用異常機制也會帶來一些負面影響。過度使用異常主要表現在兩個方面：①把異常和普通錯誤混淆在一起，不再編寫任何錯誤處理代碼，而是以簡單地引發異常來代苦所有的錯誤處理。②使用異常處理來代替流程控制。例子如下：

buf = "hello"#例1：使用異常處理來遍歷arr數組的每個元素try:
    i = 0    
    while True:
        print (buf [i])
        i += 1except:
    pass#例2：使用流程控制避免下標訪問異常i = 0while i < len(buf ):
    print(buf [i])
    i += 1

??例1中假如循環過度便會下標訪問異常，這時候把錯誤拋出，再進行一系列處理，顯然是不可取的，因為異常機制的效率比正常的流程控制效率差，顯然例2中簡單的業務流程就可以避開這種錯誤。所以不要熟悉了異常的使用方法后，遇到這種簡單邏輯，便不管三七二十一引發異常后再進行解決。對于完全己知的錯誤和普通的錯誤，應該編寫處理這種錯誤的代碼，增加程序的健壯性。只有對于外部的、不能確定和預知的運行時錯誤才使用異常。

2、不要在 try 塊中引入太多的代碼

??在 try 塊里放置大量的代碼，這看上去很“簡單”，代碼框架很容易理解，但因為 try 塊里的代碼過于龐大，業務過于復雜，就會造成 try 塊中出現異常的可能性大大增加，從而導致分析異常原因的難度也大大增加。
??而且當塊過于龐大時，就難免在 try 塊后緊跟大量的 except 塊才可以針對不同的異常提供不同的處理邏輯。在同一個 try 塊后緊跟大量的 except 塊則需要分析它們之間的邏輯關系，反而增加了編程復雜度。所以，可以把大塊的 try 塊分割成多個小塊，然后分別捕獲并處理異常。

3、不要忽略捕獲到的異常

??不要忽略異常！既然己捕獲到異常，那么 except 塊理應做些有用的事情，及處理并修復異常。except 塊整個為空，或者僅僅打印簡單的異常信息都是不妥的！具體的處理方式為：
①處理異常。對異常進行合適的修復，然后繞過異常發生的地方繼續運行；或者用別的數據進行計算，以代替期望的方法返回值；或者提示用戶重新操作，總之，程序應該盡量修復異常，使程序能恢復運行。
②重新引發新異常。把在當前運行環境下能做的事情盡量做完，然后進行異常轉譯，把異常包裝成當前層的異常，重新傳給上層調用者。
③在合適的層處理異常。如果當前層不清楚如何處理異常，就不要在當前層使用 except 語句來捕獲該異常，讓上層調用者來負責處理該異常。

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