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Python 异常处理
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前言
其实,我们已经见过很多次Exception老兄了
// java
import java.lang.reflect.Field;
public class DynamicFieldExample {
/**
* 什么是 throws Exception?
* throw Exceptions到方法的调用者,告诉调用者这个方法可能会抛出某些异常
* 什么时候需要 throws Exception?
* 当方法内部可能会抛出异常,但是方法本身不处理异常时,且异常为checked exceptions
* 时必须需要在方法签名中声明 throws Exception
* 注意,这里的Exception是所有exceptions的父类,你可以用任何继承该类的异常替换
* runtime exceptions 即运行时发生的错误 继承 unchecked exceptions 不需要在
* 方法签名中声明 throws Exception
* 这是因为未检查异常通常表示编程错误,如逻辑错误或不正确的 API 使用,而不是可以合理预期和恢复的情况。
* 你开发的时候就要修复这些错误,而不是想着在运行时处理他们。
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建一个实例
MyClass obj = new MyClass();
// 通过对象实例(obj)获取类对象
Class<?> clazz = obj.getClass();
// 动态添加字段,Field 类表示类或接口的一个字段(成员变量)。通过 Field 对象,
// 可以获取字段的元数据(如字段名、类型等),并可以动态地访问和修改字段的值。
Field field = clazz.getDeclaredField("age");
field.setAccessible(true);
field.set(obj, 30);
// 访问动态添加的字段
int age = (int) field.get(obj);
System.out.println("Age: " + age);
// 输出: Age: 30,哈哈,有没有发现private字段也能访问修改,so cool!
// 其实嘛,访问修饰符主要作用还是让开发者知道这个字段该不该访问,该不该修改,从java的角度完全限制访问是不可能的
}
}
class MyClass {
private int age;
}
语法错误
- 语法错误
SyntaxError
语法错误又称解析错误,是由于代码不符合语法规则导致的错误。例如,缺少冒号、括号不匹配等。
异常
当Python程序遇到错误时,会抛出一个异常。异常是一个事件,它表示程序在运行过程中遇到了某种问题。
- 即使语句或表达式使用了正确的语法,执行时仍可能触发错误。执行时检测到的错误称为 异常,异常不一定导致严重的后果,大多数异常不会被程序处理,而是显示错误信息
- 错误信息的最后一行说明程序遇到了什么类型的错误
ZeroDivisionError
,NameError
和TypeError
等等,这些都是 Python 的内置异常,标准异常是内置identifier
即标识符,不需要导入模块
异常处理
使用 try
和 except
语句可以处理异常。try
语句包含可能出现异常的代码,except
语句处理异常。类似于其他语言的 try
和 catch
语句。 try 语句按照如下方式工作:
- 首先,执行
try
子句(在关键字try
和关键字except
之间的语句) - 如果没有异常发生,忽略
except
子句,try
子句执行后结束 - 如果在执行
try
子句的过程中发生了异常,那么try
子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和except
之后的名称相符,那么对应的except
子句将被执行。整个try
语句执行结束,后续代码继续执行,try
已经传递了一个异常给处理器,他发生异常后的代码不会再执行 - 如果一个异常没有与任何的
except
匹配,那么这个异常将会传递给上层的try
中,或者到程序的最上层(这样将结束程序,并打印出错信息)
//java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
int a = 1 / 0;
} catch (Exception e) {
System.out.println("发生异常:" + e);
}
}
}
# python
try:
a = 1 / 0
except Exception as e:
print("发生异常:", e)
# Exception被用作通配符(wild card),为不想指定异常时捕获所有异常
# 这里是所有非致命异常的基类(不是Exception 的子类的异常通常不被处理,因为它们被用来指示程序应该终止)
# 发生异常: division by zero
try:
a = 1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
print("发生异常:", e)
# except后为你想要捕获的异常类型,你可以指定多个异常类型,用逗号分隔( 其实是元组),
# 发生异常: division by zero
一个 except 子句中的类匹配的异常将是该类本身的实例或其所派生的类的实例(但反过来则不可以, 列出派生类的 except 子句 不会匹配其基类的实例)。 例如,下面的代码将依次打印 B, C, D:
你在 except 子句中指定了一个异常类,那么这个子句不仅会捕获该类的实例,还会捕获所有从该类派生的子类的实例。
class B(Exception):
pass
class C(B):
pass
class D(C):
pass
for cls in [B, C, D]:
try:
raise cls()
except D:
print("D")
except C:
print("C")
except B:
print("B")
请注意如果颠倒 except 子句 的顺序(把 except B 放在最前),则会输出 B, B, B --- 即触发了第一个匹配的 except 子句。
异常参数
except
子句 可能会在异常名称后面指定一个变量。 这个变量将被绑定到异常实例,该实例通常会有一个存储参数的 args
属性。 为了方便起见,内置异常类型定义了 str()
来打印所有参数而不必显式地访问 .args
。 未处理异常的 __str__()
输出会被打印为该异常消息的最后部分 ('detail')。
>>> try:
raise Exception('spam', 'eggs')
>>> except Exception as inst:
print(type(inst)) # the exception type
print(inst.args) # arguments stored in .args
print(inst) # __str__ allows args to be printed directly,
# but may be overridden in exception subclasses
x, y = inst.args # unpack args
print('x =', x)
print('y =', y)
# output:
<class 'Exception'>
('spam', 'eggs')
('spam', 'eggs')
x = spam
y = eggs
BaseException
是所有异常的共同基类。它的一个子类, Exception
,是所有非致命异常的基类。不是 Exception
的子类的异常通常不被处理,因为它们被用来指示程序应该终止。它们包括由 sys.exit()
引发的 SystemExit
,以及当用户希望中断程序时引发的 KeyboardInterrupt
。 Exception
可以被用作通配符(wild card),捕获(几乎)一切。然而,好的做法是,尽可能具体地说明我们打算处理的异常类型,并允许任何意外的异常传播下去。
处理 Exception 最常见的模式是打印或记录异常,然后重新提出(允许调用者也处理异常)或者抛出新的异常(通常是一个更具体的异常)。
import sys
try:
f = open('myfile.txt')
s = f.readline()
i = int(s.strip())
except OSError as err:
print("OS error:", err)
except ValueError:
print("Could not convert data to an integer.")
except Exception as err:
print(f"Unexpected {err=}, {type(err)=}")
raise
else, finally in try... except...
else
子句如果存在,它必须放在所有 except
子句 之后。 它适用于 try
子句 没有引发异常但又必须要执行的代码。
- 仅当
try
子句没有引发任何异常时执行。 - 用途:用于执行那些在
try
子句成功完成后需要运行的代码。
finally
子句如果存在,必须放在所有 except
和 else
子句之后。
- 无论是否发生异常,
finally
子句中的代码都会执行。 - 用于执行清理操作,例如关闭文件、释放资源等。
- 如果执行
try
子句期间触发了某个异常,则某个except
子句应处理该异常。如果该异常没有except
子句处理,在finally
子句执行后会被重新触发。 except
或else
子句执行期间也会触发异常。 同样,该异常会在finally
子句执行之后被重新触发。- 如果
finally
子句中包含break
、continue
或return
等语句,异常将不会被重新引发。 - 如果执行
try
语句时遇到break
,、continue
或return
语句,则finally
子句在执行break
、continue
或return
语句之前执行。 - 如果
finally
子句中包含return
语句,则返回值来自finally
子句的某个return
语句的返回值,而不是来自try
子句的 return 语句的返回值。
try:
f = open('myfile.txt')
s = f.readline()
i = int(s.strip())
except OSError as err:
print("OS error:", err)
except ValueError:
print("Could not convert data to an integer.")
except Exception as err:
print(f"Unexpected {err=}, {type(err)=}")
raise
else:
print("No exceptions were raised.")
finally:
print("This will always be executed, whether an exception was raised or not.")
try:
f.close()
except NameError:
pass # f was never opened
你可能觉得else
很多余,把else
子句的代码放在try
子句中也是可以的,但是使用else
子句可以避免意外捕获非 try ... except
语句保护的代码触发的异常(else
子句导致的)。
触发异常
raise
语句允许程序员强制触发指定的异常。raise
唯一的参数就是要触发的异常。这个参数必须是异常实例或异常类(派生自 BaseException
类,例如 Exception
或其子类)。如果传递的是异常类,将通过调用没有参数的构造函数来隐式实例化: 如果只想判断是否触发了异常,但并不打算处理该异常,则可以使用更简单的 raise 语句重新触发异常:
try:
raise NameError('HiThere')
except NameError:
print('An exception flew by!')
raise
异常链
如果一个未处理的异常发生在 except 部分内,它将会有被处理的异常附加到它上面,并包括在错误信息中:
>>> try:
open("database.sqlite")
>>> except OSError:
raise RuntimeError("unable to handle error")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 2, in <module>
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'database.sqlite'
During handling of the above exception, another exception occurred:
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 4, in <module>
RuntimeError: unable to handle error
为了表明一个异常是另一个异常的直接后果, raise 语句允许一个可选的 from 子句:
>>> def func():
raise ConnectionError
>>> try:
func()
>>> except ConnectionError as exc:
raise RuntimeError('Failed to open database') from exc
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 2, in <module>
File "<stdin>", line 2, in func
ConnectionError
The above exception was the direct cause of the following exception:
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 4, in <module>
RuntimeError: Failed to open database
它还允许使用 from None
表达禁用自动异常链
用户自定义异常
程序可以通过创建新的异常类命名自己的异常。不论是以直接还是间接的方式,异常都应从 Exception
类派生。 异常类可以被定义成能做其他类所能做的任何事,但通常应当保持简单,它往往只提供一些属性,允许相应的异常处理程序提取有关错误的信息。 大多数异常命名都以 “Error” 结尾,类似标准异常的命名。 许多标准模块定义了自己的异常,以报告他们定义的函数中可能出现的错误。
引发和处理多个不相关的异常
在有些情况下,有必要报告几个已经发生的异常。这通常是在并发框架中当几个任务并行失败时的情况,但也有其他的用例,有时需要是继续执行并收集多个错误而不是引发第一个异常。 内置的 ExceptionGroup
打包了一个异常实例的列表,这样它们就可以一起被引发。它本身就是一个异常,所以它可以像其他异常一样被捕获。
>>> def f():
excs = [OSError('error 1'), SystemError('error 2')]
raise ExceptionGroup('there were problems', excs)
>>> f()
+ Exception Group Traceback (most recent call last):
| File "<stdin>", line 1, in <module>
| File "<stdin>", line 3, in f
| ExceptionGroup: there were problems
+-+---------------- 1 ----------------
| OSError: error 1
+---------------- 2 ----------------
| SystemError: error 2
+------------------------------------
>>> try:
f()
except Exception as e:
print(f'caught {type(e)}: e')
caught <class 'ExceptionGroup'>: e
通过使用 except* 代替 except ,我们可以有选择地只处理组中符合某种类型的异常。在下面的例子中,显示了一个嵌套的异常组,每个 except* 子句都从组中提取了某种类型的异常,而让所有其他的异常传播到其他子句,并最终被重新引发。
def f():
raise ExceptionGroup(
"group1",
[
OSError(1),
SystemError(2),
ExceptionGroup(
"group2",
[
OSError(3),
RecursionError(4)
]
)
]
)
try:
f()
except* OSError as e:
print("There were OSErrors")
except* SystemError as e:
print("There were SystemErrors")
There were OSErrors
There were SystemErrors
+ Exception Group Traceback (most recent call last):
| File "<stdin>", line 2, in <module>
| File "<stdin>", line 2, in f
| ExceptionGroup: group1
+-+---------------- 1 ----------------
| ExceptionGroup: group2
+-+---------------- 1 ----------------
| RecursionError: 4
+------------------------------------
注意,嵌套在一个异常组中的异常必须是实例,而不是类型。这是因为在实践中,这些异常通常是那些已经被程序提出并捕获的异常,其模式如下:
excs = []
for test in tests:
try:
test.run()
except Exception as e:
excs.append(e)
if excs:
raise ExceptionGroup("Test Failures", excs)
用注释细化异常情况
当一个异常被创建以引发时,它通常被初始化为描述所发生错误的信息。在有些情况下,在异常被捕获后添加信息是很有用的。为了这个目的,异常有一个 add_note(note)
方法接受一个字符串,并将其添加到异常的注释列表。标准的回溯在异常之后按照它们被添加的顺序呈现包括所有的注释。
try:
raise TypeError('bad type')
except Exception as e:
e.add_note('Add some information')
e.add_note('Add some more information')
raise
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 2, in <module>
TypeError: bad type
Add some information
Add some more information