如何运用 Python 异常处理，提高程序的高可用性？

痛定思痛。 2023-09-27 10:23 142阅读 0赞

### 错误与异常 ###

通常情况下，我们所说的 Python 程序中出现的错误一般是指语法错误，或者是程序抛出的异常。

### 1. 语法错误 ###

语法错误是指写的 Python 代码不符合编程规范，无法被识别与执行，在执行的过程中会抛出类似invalid syntax的错误。

示例：

Input:

def cal_sum(a,b)
        print(a + b)

Output:

File "test001.py", line 7
        def cal_sum(a,b)
                        ^
    SyntaxError: invalid syntax

这个示例中，在定义函数cal\_sum时缺少冒号，所以执行该代码块时控制台会输出invalid syntax的错误，这种错误属于明显的语法错误。

一般在编写代码的过程中，针对这种语法错误代码编辑器都会标红提示，无须等到程序执行时才发现。

### 2. 异常 ###

异常是指程序的语法正确，也可以被执行，但在执行过程中遇到了错误，程序抛出了异常。

示例1：

Input:

cal_sum(1,3)
    
    def cal_sum(a,b):
        result = a + b
        print(result)

Output:

Traceback (most recent call last):
      File "test001.py", line 1, in <module>
        cal_sum(1,3)
    NameError: name 'cal_sum' is not defined

在示例1中，可以看到 Input 程序中没有任何语法上的错误，但在执行程序过程中，却抛出了NameError的异常。

这是因为我们不能在某个函数还未定义之前去调用这个函数，如果将cal\_sum(1,3)写在整个def cal\_sum(a,b)方法体之后，就不会抛异常了。

示例2：

Input:

def cal_division(a,b):
        result = a / b
        print(result)
    
    cal_division(1, 0)

Output:

Traceback (most recent call last):
      File "test001.py", line 6, in <module>
        cal_division(1, 0)
      File "test001.py", line 2, in cal_division
        result = a / b
    ZeroDivisionError: division by zero

在示例2中，从 Input 中的程序来看，也是没有任何语法上错误的，但仍然抛出了ZeroDivisionError的异常，这是因为在除法运算过程中，0不可以作为分母参与运算，这点是毋庸置疑的。

示例1&2中的NameError,ZeroDivisionError是比较常见的异常类型，在 Python 中还有TypeError,FileNotFoundError等异常类型也比较常见。

想了解更多 Python 异常类型，请参考：

https://docs.python.org/3/library/exceptions.html\#bltin-exceptions

异常处理  
程序执行过程中，如果遇到异常则整个程序会被终止执行并退出。

思考一下，有没有比较好的方法可以解决即使遇到异常，程序不会被终止还可以继续执行下面的代码块呢？

答案：可以使用try…except…finally…友好地对异常进行处理。

示例1: Exception通用异常类型  
Input:

try:
        get_value = input('请输入2个数字，使用英文逗号分隔： ')
        value1 = int(get_value.split(',')[0].strip())
        value2 = int(get_value.split(',')[1].strip())
        result = value1 / value2
        print(result)
    except Exception as err:
        print('捕获到程序执行发生的异常: {}'.format(err))

Output:

请输入2个数字，使用英文逗号分隔： 1,0
    捕获到程序执行发生的异常: division by zero

示例1还是前面举例中的除法算术中分母不能为0的场景，使用try…except…可以捕获到当输入值中分母为0的异常，并输出友好提示，同时不中断整个程序的运行。

注意：

示例1中使用的是Exception来代指所有的异常类型，属于通用异常类型的处理方式。

这样做的好处是当我们不确定会发生哪种异常类型时，使用Exception可以很好地捕获到异常。

示例2: ZeroDivisionError具体异常类型

Input:

try:
        get_value = input('请输入2个数字，使用英文逗号分隔： ')
        value1 = int(get_value.split(',')[0].strip())
        value2 = int(get_value.split(',')[1].strip())
        result = value1 / value2
        print(result)
    except ZeroDivisionError as err:
        print('ZeroDivisionError: {}'.format(err))

Output:

请输入2个数字，使用英文逗号分隔： 1,0
    ZeroDivisionError: division by zero

示例2中在except中声明了具体的异常类型为ZeroDivisionError，当程序执行过程中发生该类型的异常则会被捕获，并输出对应的提示语。

注意：

如果程序在执行过程中，发生了非ZeroDivisionError类型的异常，这时按照示例2中的写法，程序也会被终止并退出。

原因是所发生的异常类型没有被显示地声明捕获，也没有使用通用异常类型Exception来声明接收。

示例3: except用法

# 第1种写法：
    try:
        get_value = input('请输入2个数字，使用英文逗号分隔： ')
        value1 = int(get_value.split(',')[0].strip())
        value2 = int(get_value.split(',')[1].strip())
        result = value1 / value2
        print(result)
    except ZeroDivisionError as err:
        print('ZeroDivisionError: {}'.format(err))
    except ValueError as err:
        print('ValueError: {}'.format(err))
    
    # 第2种写法：
    try:
        get_value = input('请输入2个数字，使用英文逗号分隔： ')
        value1 = int(get_value.split(',')[0].strip())
        value2 = int(get_value.split(',')[1].strip())
        result = value1 / value2
        print(result)
    except (ZeroDivisionError, ValueError) as err:
        print('Error: {}'.format(err))

示例3中在except中定义了ZeroDivisionError, ValueError两种具体的异常类型，当程序发生这两种异常时则能被捕获成功。

上面例举了两种实现方式，写法上有些区别：

一种是每一种异常类型单独写成一个except block

另一种则是将已知的异常类型都写在一个except block里，使用()包裹，,分隔

因为无法判断或穷举出程序所有可能会发生的异常类型，所以推荐的写法是明确的异常类型显示地声明捕获，最后再加一个except block，异常类型声明为Exception来捕获无法预知的异常类型。

因为Exception是其他所有非系统异常的基类，能够匹配任意非系统异常。见示例4。

示例4: 推荐异常捕获写法

try:
        get_value = input('请输入2个数字，使用英文逗号分隔： ')
        value1 = int(get_value.split(',')[0].strip())
        value2 = int(get_value.split(',')[1].strip())
        result = value1 / value2
        print(result)
    except (ZeroDivisionError, ValueError) as err:
        print('Error: {}'.format(err))
    except Exception as err:
        print('发生未知异常：{}'.format(err))

也可以在最后一个 except block 后面省略异常类型，这表示与任意异常相匹配，包括系统异常等。

注意：

当程序中存在多个except block 时，最多只有一个except block 会被执行。

即如果多个 except 声明的异常类型都与实际相匹配，最终都只有最前面的except block 会被执行，其他则被忽略。

示例5: finally用法

异常处理中，还有一个很常见的用法是finally，可以与try…except… 放在一起来用。

finally block表示程序无论是否发生异常，以及发生何种异常，finally block中的语句都会被执行，即使前面的 try…except… 中使用了 return 语句。

常见使用场景是读取文件，无论读取是否成功，为保证文件内容的一致性，都必须应该有关闭文件流的操作，所以将关闭文件流的操作写在finally block中比较合适。用法如下。

try:
        f = open('test.txt', 'r')
        # 省略读取文件后的一些操作
        .... 
    except Exception as err:
        print('Unexpected error:{}'.format(err))
    finally:
        f.close()

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