python異常處理

在寫python代碼的過程中可能會出現一些錯誤，這些錯誤可區分為2類：語法錯誤 和 異常~

語法錯誤

>>> a = 2
>>> if a > 0 print('OK');
  File "<stdin>", line 1
    if a > 0 print('OK');
                 ^
SyntaxError: invalid syntax

?
如上語句即 存在語法錯誤，if 語句的條件后面沒有冒號 ‘:’。
語法錯誤也稱為解析錯誤，這類錯誤在程序執行之前就會被Python解釋器檢測到。如果使用IDE工具開發（例如 pycharm），pycharm會直接使用下標的紅線提示開發者這里存在語法錯誤。這類錯誤必須在程序運行前就改正~

異常

代碼不存在語法錯誤，在運行過程中出現的邏輯錯誤，即為異常~

>>> 1 / 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 
>>> 
>>> lst = ['a', 'b', 'c']
>>> lst[2]
'c'
>>> lst[3]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

?
程序在運行過程中，一旦發生異常，且發生的異常沒有被捕獲或者處理，則程序就會停止運行。
?
異常有不同的類型，在發生異常時，異常的類型及發生異常的原因 會被打印出來。上述示例中，第一個異常為 ZeroDivisionError（除數不能為0），第二個異常為 IndexError（列表指針超出范圍）。
?
ZeroDivisionError 和 IndexError 都為Python的內置異常，即 python解釋器 已經定義好的異常類型，常見的內置異常還有：StopIteration，GeneratorExit，AssertionError，EOFError，IOError，OSError等等。關于Python的內置異常及說明可參閱：https://docs.python.org/zh-cn/3.7/library/exceptions.html#bltin-exceptions
?

這些內置異常都繼承于Exception類（自定義的異常一般也是直接或間接地繼承自Exception類），且所有 內置異常的名稱都存在于 內置名稱空間中，可直接使用，而不需要 'import exceptions模塊'。

異常處理

try...except... 語句

try...except... 語句用于捕獲異常 及 對異常的處理。這樣程序在發生異常時，可針對性的做出處理，避免程序的中斷~，try...except... 語句的語法如下：

try:
    可能發生異常的語句塊
except [異常類型1]:
    處理異常1的語句
except [異常類型2]:
    處理異常2的語句

示例：

try:
    a = 1/0
except ZeroDivisionError:
    print('除數不能為0')

?
try...except... 語句的工作原理如下：

• 首先自上而下 執行 try 語句塊中的代碼（一般將可能發生異常的語句寫在 try語句塊 中）
• 如果沒有發生異常，try語句塊 中的代碼執行完成后，將跳過 except語句塊，繼續向下執行
• 如果 try語句塊 中有異常發生，則 try語句塊 中剩下的代碼將不會被執行。如果這個異常類型和 某一個 except 關鍵字后面的異常匹配，則執行這個 except 中的子句。
• 如果 try語句塊 中出現的異常類型 和所有 except 關鍵字后面的異常都不匹配，則這個異常會被傳遞到外部的 try 語句中，如果外部沒有做異常處理，程序將中斷并打印錯誤信息~
  ?
  若 try語句塊 中除了 ZeroDivisionError 異常外，還存在別的異常：

  try:
  num = int(input("Enter a number: "))    # 這里可能會發生 ValueError 異常
  a = 1/0
  except ZeroDivisionError:
  print('除數不能為0')

  對于可能會先發生的 ValueError 異常，異常類型和 except 關鍵字后面的異常不匹配，那么這個 異常 將不會被 這個except 捕獲，于是這個異常就會被傳遞到外部~，結果輸出如下：

  Enter a number: abc
  Traceback (most recent call last):
  File "...test.py", line 9, in <module>
  num = int(input("Enter a number: "))    # 這里可能會發生 ValueError
  ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'abc'

  ?
  這個時候，可以使用多個 except 來捕獲異常：

  try:
  num = int(input("Enter a number: "))    # 這里可能會發生 ValueError
  a = 1/0
  except ZeroDivisionError:
  print('除數不能為0')
  except ValueError:
  print('請輸入數字~')
  # 結果輸出：
  Enter a number: abc
  請輸入數字~

  當然也可以使用一個萬能異常 Exception 來處理。由于內置異常和自定義異常都直接或間接地繼承自 Exception，所以 Exception 可以用來匹配任何異常。這樣做的優勢在于 可以針對所有的異常統一進行捕獲，缺點在于 不能針對指定的異常做出相應的處理，而是統一使用一種方式進行處理~

  try:
  num = int(input("Enter a number: ")) 
  a = 1/0
  except Exception:
  pass

  ?
  在實際的應用中，一般這兩種方式會被結合使用：針對指定的那么幾個異常分別進行捕獲并做相應的處理，剩下的所有異常都統一使用 Exception 來捕獲~

  try:
  f = open('myfile.txt')
  s = f.readline()
  i = int(s.strip())
  except OSError as err:
  print(err)
  except ValueError:
  print("數據類型無法轉換")
  except Exception:
  print('Unexpected error')

  最后的 Exception異常名 也可以省略不寫（默認就是 Exception ）

  except:
  print('Unexpected error')

as 獲取異常信息

異常發生時，都會有關于這個異常的具體描述信息，異常的描述信息可通過 as 關鍵字獲取，這個在上述示例中已經有使用~

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print(err)
# 若文件不存在，或有如下輸出：
[Errno 2] No such file or directory: 'myfile.txt'

try...except...else... 語句

else 為可選字句，放在 except 字句后面，若 try 語句塊中沒有異常發生，則會執行else 語句塊中的代碼~

try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print(err)
else:
    f.close()        # try 語句塊正常執行完成后，關閉打開的文件

try...except...finally... 語句

finally 也為可選字句，放在所有語句塊的最后。不管 try 語句塊中是否觸發異常，都會執行 finally 語句塊中的代碼。finally 語句塊中的代碼一般都用于 關閉系統資源，例如關閉文件，關閉數據庫連接等~

def connDB():
    try:
        conn = pymysql.connect(host=HOST, user=USER, password=PASSWD, database=DATEBASE, charset='utf8', cursorclass=pymysql.cursors.DictCursor)
        return conn
    except Exception:
        logger.error("can not connect to database!")
        exit()

db = connDB()

try:
        ...
    pass
except:
        ...
    pass
finally:
    db.close()

?
在操作文件時，還可以使用 with...as... 語句來自動關閉文件，即不管 with語句塊 中是否觸發異常，with語句塊執行完畢后都會自動關閉文件~

try:
    f = open('myfile.txt', mode='r')
    a = 1/0
except Exception:
    print(f.closed)    # False，當 try語句塊中發生異常，文件沒有被關閉 
##############
try:
    with open('myfile.txt', mode='r') as f:
        a = 1 / 0
except Exception:
    print(f.closed)    # True，文件已經自動關閉

raise觸發異常

raise語句用于手動觸發異常，觸發的異常可以通過傳遞參數說明異常的原因，例如：

>>> raise IndexError('lst out of range')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: lst out of range

?
在 except語句塊中，若不想對捕獲的異常進行處理，則可以使用 raise語句 重新觸發異常，由外層的 try語句來進行處理~

try:
    raise ZeroDivisionError('abc')
except ZeroDivisionError:
    print('除數為0')
    raise    # 更簡單的寫法，重新觸發捕獲到的異常

assert 語句

assert語法：

assert expression

assert 關鍵字根據后面的表達式的真假來確定程序是否繼續往下執行。若表達式返回為True，則程序繼續往下執行，若為False，則觸發 AssertionError 異常~

print('start...')
assert 1 == 1
print('end...')
# 輸出結果：
start...
end...
################
print('start...')
assert 1 == 2
print('end...')
# 輸出結果：
start...
Traceback (most recent call last):
  File ".../test.py", line 17, in <module>
    assert 1 == 2
AssertionError

自定義異常

通過繼承 Exception 類來創建自定義的異常；自定義異常應該盡量保持異常類的簡單，一般自定義異常僅用于提取特有的錯誤信息~。自定義異常示例如下：

class MyError(Exception):
    def __init__(self, ErrorInfo):
        Exception.__init__(self)
        self.errorinfo=ErrorInfo
    def __str__(self):
        return self.errorinfo

?
注意：自定義的異常類只能通過 raise關鍵字 來手動觸發。

traceback追蹤異常

使用 traceback 關鍵字追蹤異常，需要導入 traceback 模塊（import traceback）。

import traceback
try:
    f = open('myfile.txt', mode='r')
    a = 1/0
except Exception:
    traceback.print_exc()       
    logger.error(traceback.format_exc())    #使用日志模塊記錄 異常的詳細信息，或使用 traceback.print_exc(file=path) 記錄到指定文件
# 輸出信息如下：
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/luyi/PycharmProjects/untitled/day26/test.py", line 12, in <module>
    a = 1/0
ZeroDivisionError: division by zero

這里異常信息的輸出和不捕獲異常時候系統的輸出一致，其實 traceback.print_exc() 函數調用了sys.exc_info() 函數來完成 異常信息的輸出，traceback.print_exc()的源碼如下：

def print_exc(limit=None, file=None):
    """Shorthand for 'print_exception(sys.exc_type, sys.exc_value, sys.exc_traceback, limit, file)'.
    (In fact, it uses sys.exc_info() to retrieve the same information
    in a thread-safe way.)"""
    if file is None:
        file = sys.stderr
    try:
        etype, value, tb = sys.exc_info()      # 調用了 sys.exc_info() 函數
        print_exception(etype, value, tb, limit, file)
    finally:
        etype = value = tb = None

.................^_^