Python异常处理(七)

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Python异常处理(七)

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一.什么是异常

程序运行的过程中出现了错误

定义：在程序运行中,检测到一个错误，程序中止运行并且出现了一些错误的提示,也称作BUG
例如：读取一个不存在的文件f = open("C:/code/观止.txt", "r")

二.为什么要捕获异常

避免程序中止，提前准备处理可能出现的异常

在真实工作中, 我们肯定不能因为一个小的BUG就让整个程序全部奔溃，而是对BUG进行提醒, 整个程序继续运行

三.如何捕获异常

在可能出现异常的地方,做好提前准备,当真的出现异常的时候,可以有后续手段。

(1) 捕获常规异常

基本语法：

try:
    可能发生错误的代码
except:
    如果出现异常执行的代码
    
# 未发生错误try全部代码都会执行
# 未发生错误不会执行except中的代码
# 发生错误try中只会执行到报错行为止的代码
# 发生错误会执行except中的代码

使用示例:

首次执行,文件不存在,程序未报错中止，而是转而执行except中代码，创建文件

try:
    print("r模式打开") # 执行
    f = open("C:/code/观止.txt", "r") # 报错
    print("r模式打开") # 不执行
except:
    print("w模式打开") # 执行
    f = open("C:/code/观止.txt", "w") # 执行
    print("w模式打开") # 执行

第二次执行，文件存在，程序无异常，只执行try中代码

try:
    print("r模式打开") # 执行
    f = open("C:/code/观止.txt", "r") # 执行
    print("r模式打开") # 执行
except:
    print("w模式打开") # 不执行
    f = open("C:/code/观止.txt", "w") # 不执行
    print("w模式打开") # 不执行

(2) 捕获特定异常

如果尝试执行的代码的异常类型和要捕获的异常类型不一致，则无法捕获异常。
基本语法：

try:
    可能发生错误的代码
except 待捕获异常名 as 别名:
    如果出现异常执行的代码

例如:

捕获未定义变量产生的错误

try:
    print(name) # 未定义变量，报错
except NameError as e:
    print('name变量名称未定义错误')

同样的代码却无法捕获处理找不到文件异常

try:
    f = open("C:/code/study.txt", "r") # 文件不存在，报错
except NameError as e:
    print('文件不存在')

(3) 捕获多个异常

格式一：当待捕获异常名为Exception可以捕获所有类型异常，作用与(1)一致

例如：

try:
    f = open("C:/code/study.txt", "r")
except Exception as e:
    print('文件不存在')

格式二:把要捕获的异常类型的名字，放到except 后，并使用元组的方式进行书写。
基本格式：

try:
    可能发生错误的代码
except (异常名1,异常名2) as 别名:
    如果出现异常执行的代码

使用示例:

# 示例一：
try:
    f = open("C:/code/study.txt", "r")
except (FileNotFoundError, NameError) as e:
    print('文件不存在')
# 示例二：    
try:
    print(name)
except (FileNotFoundError, NameError) as e:
    print('名称未定义')

指定的两种异常都能捕获，未指定的无法捕获到

(4) 其他用法

(4.1) 打印异常信息

异常描述信息存贮在别名中，可以通过打印别名获取
使用示例：

try:
    print(num) # 未定义，报错
except (NameError, ZeroDivisionError) as e:
    print(e) # 打印 name 'num' is not defined

(4.2) 异常else

else表示的是如果没有异常要执行的代码。

使用示例：

出现异常，打印结果与(4.2)一致

try:
    print(num) # 未定义，报错
except (NameError, ZeroDivisionError) as e:
    print(e) # 打印 name 'num' is not defined
else:
    print("无异常") # 有异常，不执行

无异常

try:
    print("正常") # 不报错
except (NameError, ZeroDivisionError) as e:
    print(e) # 不执行
else:
    print("无异常") # 执行

(4.3) 异常finally

finally表示的是无论是否异常都要执行的代码
使用示例：
- 之前提过，如果open文件却一直未close且程序未中止，将一直占用文件无法操作
- 如果打开文件后发生异常，未close也将导致一直占用，因此可选择在finally中close
```
global f
try:
    f = open("C:/code/aaa.txt", "r")
except Exception as e:
    print(e)  
finally:
    f.close() # 一定会执行close操作
```

四.异常的传递

异常是具有传递性的(向上一级抛出)

当函数调用链中出现异常，如果所有函数都没有捕获异常的时候, 程序就会报错

利用异常具有传递性的特点, 当我们想要保证程序不会因为异常崩溃的时候, 就可以在主函数中设置异常捕获, 由于无论在整个程序哪里发生异常, 最终都会传递到主函数中, 这样就可以确保所有的异常都会被统一捕获

五. 抛出异常

异常是什么

在 Python 中，异常是程序执行过程中发生的错误事件，它会中断程序的正常执行流程。Python 内置了多种异常类型，如 SyntaxError（语法错误）、TypeError（类型错误）、ValueError（值错误）等。当程序遇到异常时，如果没有进行相应的处理，程序将会终止并输出错误信息。

抛出异常的作用

抛出异常是一种主动发现并报告错误的方式。当程序执行到某个条件不满足或出现错误时，开发者可以手动抛出一个异常，让调用者知道发生了什么问题，并进行相应的处理。这样可以避免程序在错误状态下继续运行，导致更严重的问题。

使用方法

抛出内置异常

在 Python 中，可以使用 raise 语句来抛出异常。raise 语句的基本语法如下：

raise ExceptionType("异常信息")

以下是一个简单的示例，当输入的数字为负数时，抛出 ValueError 异常：

def check_positive(num):
    if num < 0:
        raise ValueError("输入的数字不能为负数")
    return num
 
try:
    result = check_positive(-5)
except ValueError as e:
    print(f"捕获到异常: {e}")

自定义异常

除了使用内置异常类型，开发者还可以自定义异常类。自定义异常类需要继承自 Python 的内置异常类，通常继承自 Exception 类。以下是一个自定义异常类的示例：

class MyCustomError(Exception):
    pass
 
def divide_numbers(a, b):
    if b == 0:
        raise MyCustomError("除数不能为零")
    return a / b
 
try:
    result = divide_numbers(10, 0)
except MyCustomError as e:
    print(f"捕获到自定义异常: {e}")

常见实践

在函数中抛出异常

在函数中抛出异常是一种常见的实践。当函数接收到无效的参数或无法完成其任务时，可以抛出异常，让调用者处理。例如：

def get_element(lst, index):
    if index < 0 or index >= len(lst):
        raise IndexError("索引超出范围")
    return lst[index]
 
my_list = [1, 2, 3]
try:
    element = get_element(my_list, 5)
except IndexError as e:
    print(f"捕获到异常: {e}")

在类中抛出异常

在类的方法中也可以抛出异常。例如，当类的属性被赋予无效值时，可以抛出异常：

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        if width <= 0 or height <= 0:
            raise ValueError("宽度和高度必须为正数")
        self.width = width
        self.height = height
 
try:
    rect = Rectangle(-2, 3)
except ValueError as e:
    print(f"捕获到异常: {e}")

复杂案例：

案例一：信用卡支付

class PaymentError(Exception):
    """支付异常"""
    def __init__(self, amount, payment_method, error_code, *args):
        self.amount = amount
        self.payment_method = payment_method
        self.error_code = error_code
        self.details = args

        # 格式化错误消息
        details_str = f" - 详情: {', '.join(map(str, args))}" if args else ""
        super().__init__(
            f"支付失败: 金额 {amount} 元, 方式 {payment_method}, 错误码 {error_code}{details_str}"
        )


def process_payment(amount, payment_method):
    """处理支付"""
    if amount <= 0:
        raise PaymentError(
            amount,
            payment_method,
            "ERR001",
            "支付金额必须大于0"
        )

    if amount > 10000 and payment_method == "credit_card":
        raise PaymentError(
            amount,
            payment_method,
            "ERR002",
            "信用卡支付超过限额",
            "最大限额: 10000元",
            "请使用其他支付方式"
        )

    if payment_method not in ["credit_card", "alipay", "wechat_pay"]:
        raise PaymentError(
            amount,
            payment_method,
            "ERR003",
            "不支持的支付方式",
            f"支持的方式: credit_card, alipay, wechat_pay"
        )

    print(f"支付成功: {amount}元, 使用{payment_method}")
    return True


if __name__ == "__main__":
    """演示支付异常"""
    print("\n=== 支付系统演示 ===")

    payments = [
        (100, "credit_card"),
        (0, "alipay"),
        (15000, "credit_card"),
        (500, "bank_transfer"),
        (200, "alipay")
    ]

    for amount, method in payments:
        print(f"\n尝试支付: {amount}元, 使用{method}")

        try:
            process_payment(amount, method)
        except PaymentError as e:
            print(f"支付异常: {e}")
            print(f"错误码: {e.error_code}")
            print(f"详细信息: {e.details}")
        except Exception as e:
            print(f"其他错误: {e}")

以下是输出结果：

=== 支付系统演示 ===

尝试支付: 100元, 使用credit_card
支付成功: 100元, 使用credit_card

尝试支付: 0元, 使用alipay
支付异常: 支付失败: 金额 0 元, 方式 alipay, 错误码 ERR001 - 详情: 支付金额必须大于0
错误码: ERR001
详细信息: ('支付金额必须大于0',)

尝试支付: 15000元, 使用credit_card
支付异常: 支付失败: 金额 15000 元, 方式 credit_card, 错误码 ERR002 - 详情: 信用卡支付超过限额, 最大限额: 10000元, 请使用其他支付方式
错误码: ERR002
详细信息: ('信用卡支付超过限额', '最大限额: 10000元', '请使用其他支付方式')

尝试支付: 500元, 使用bank_transfer
支付异常: 支付失败: 金额 500 元, 方式 bank_transfer, 错误码 ERR003 - 详情: 不支持的支付方式, 支持的方式: credit_card, alipay, wechat_pay
错误码: ERR003
详细信息: ('不支持的支付方式', '支持的方式: credit_card, alipay, wechat_pay')

尝试支付: 200元, 使用alipay
支付成功: 200元, 使用alipay

案例二：用户校验

# 1. 定义自定义异常类
class InvalidUserError(Exception):
    """自定义异常：无效用户异常"""

    def __init__(self, username, age, email, *args):
        """
        初始化异常，接收多个参数
        Args:
            username: 用户名
            age: 年龄
            email: 邮箱
            *args: 其他信息
        """
        self.username = username
        self.age = age
        self.email = email
        self.additional_info = args

        # 创建错误消息
        message = f"用户 '{username}' 无效 - 年龄: {age}, 邮箱: {email}"
        if args:
            message += f", 其他信息: {', '.join(map(str, args))}"

        super().__init__(message)


# 2. 使用自定义异常的函数
def validate_user(username, age, email):
    """
    验证用户信息，如果不合法则抛出异常

    Args:
        username: 用户名
        age: 年龄
        email: 邮箱
    """
    errors = []

    # 验证用户名
    if not username or len(username) < 3:
        errors.append("用户名至少需要3个字符")

    # 验证年龄
    if age < 0 or age > 120:
        errors.append("年龄必须在0-120之间")

    # 验证邮箱
    if "@" not in email:
        errors.append("邮箱格式不正确")

    # 如果有错误，抛出自定义异常
    if errors:
        # 传递多个参数给异常
        raise InvalidUserError(
            username,  # 第一个参数
            age,  # 第二个参数
            email,  # 第三个参数
            f"验证失败: {errors}",  # 第四个参数
            len(errors)  # 第五个参数
        )

    print(f"用户 {username} 验证通过！")
    return True


# 3. 主程序 - 捕获和处理自定义异常
if __name__ == "__main__":
    # 测试用例
    test_cases = [
        ("ab", 25, "test@example.com"),  # 用户名太短
        ("john_doe", -5, "test@example.com"),  # 年龄无效
        ("alice", 30, "invalid-email"),  # 邮箱无效
        ("john_doe", 25, "test@example.com"),  # 有效用户
    ]

    for username, age, email in test_cases:
        print(f"\n正在验证用户: 用户名='{username}', 年龄={age}, 邮箱='{email}'")

        try:
            validate_user(username, age, email)

        except InvalidUserError as e:
            # 捕获自定义异常
            print(f"捕获到自定义异常: {e}")
            print(f"异常类型: {type(e).__name__}")
            print(f"用户名: {e.username}")
            print(f"年龄: {e.age}")
            print(f"邮箱: {e.email}")

            if e.additional_info:
                print(f"附加信息: {e.additional_info}")

            # 访问异常的所有属性
            print(f"所有异常属性: {e.__dict__}")

        except Exception as e:
            # 捕获其他异常
            print(f"捕获到其他异常: {type(e).__name__}: {e}")

以下是输出结果：

正在验证用户: 用户名='ab', 年龄=25, 邮箱='test@example.com'
捕获到自定义异常: 用户 'ab' 无效 - 年龄: 25, 邮箱: test@example.com, 其他信息: 验证失败: ['用户名至少需要3个字符'], 1
异常类型: InvalidUserError
用户名: ab
年龄: 25
邮箱: test@example.com
附加信息: ("验证失败: ['用户名至少需要3个字符']", 1)
所有异常属性: {'username': 'ab', 'age': 25, 'email': 'test@example.com', 'additional_info': ("验证失败: ['用户名至少需要3个字符']", 1)}

正在验证用户: 用户名='john_doe', 年龄=-5, 邮箱='test@example.com'
捕获到自定义异常: 用户 'john_doe' 无效 - 年龄: -5, 邮箱: test@example.com, 其他信息: 验证失败: ['年龄必须在0-120之间'], 1
异常类型: InvalidUserError
用户名: john_doe
年龄: -5
邮箱: test@example.com
附加信息: ("验证失败: ['年龄必须在0-120之间']", 1)
所有异常属性: {'username': 'john_doe', 'age': -5, 'email': 'test@example.com', 'additional_info': ("验证失败: ['年龄必须在0-120之间']", 1)}

正在验证用户: 用户名='alice', 年龄=30, 邮箱='invalid-email'
捕获到自定义异常: 用户 'alice' 无效 - 年龄: 30, 邮箱: invalid-email, 其他信息: 验证失败: ['邮箱格式不正确'], 1
异常类型: InvalidUserError
用户名: alice
年龄: 30
邮箱: invalid-email
附加信息: ("验证失败: ['邮箱格式不正确']", 1)
所有异常属性: {'username': 'alice', 'age': 30, 'email': 'invalid-email', 'additional_info': ("验证失败: ['邮箱格式不正确']", 1)}

正在验证用户: 用户名='john_doe', 年龄=25, 邮箱='test@example.com'
用户 john_doe 验证通过！

案例三：继承自定义异常

class NetworkError(Exception):
    """网络异常基类"""

    def __init__(self, url, status_code, message):
        self.url = url
        self.status_code = status_code
        self.message = message
        super().__init__(f"网络错误: {url} (状态码: {status_code}) - {message}")

class TimeoutError(NetworkError):
    """超时异常 - 继承自NetworkError"""

    def __init__(self, url, timeout_seconds):
        self.timeout_seconds = timeout_seconds
        super().__init__(url, 408, f"请求超时 ({timeout_seconds}秒)")

class NotFoundError(NetworkError):
    """资源未找到异常 - 继承自NetworkError"""

    def __init__(self, url):
        super().__init__(url, 404, "资源未找到")

def fetch_data(url):
    """模拟获取数据"""
    if "timeout" in url:
        raise TimeoutError(url, 30)
    elif "notfound" in url:
        raise NotFoundError(url)
    elif "servererror" in url:
        raise NetworkError(url, 500, "服务器内部错误")

    print(f"成功获取: {url}")
    return "data"


if __name__ == "__main__":
    """演示网络异常"""
    print("\n=== 网络请求演示 ===")

    urls = [
        "http://api.example.com/data",
        "http://api.example.com/timeout",
        "http://api.example.com/notfound",
        "http://api.example.com/servererror"
    ]

    for url in urls:
        print(f"\n请求URL: {url}")

        try:
            data = fetch_data(url)
        except TimeoutError as e:
            print(f"超时异常: {e}")
            print(f"超时时间: {e.timeout_seconds}秒")
        except NotFoundError as e:
            print(f"未找到异常: {e}")
            print(f"状态码: {e.status_code}")
        except NetworkError as e:
            print(f"网络异常: {e}")
            print(f"URL: {e.url}, 状态码: {e.status_code}")
        except Exception as e:
            print(f"其他异常: {e}")

以下是输出结果：

=== 网络请求演示 ===

请求URL: http://api.example.com/data
成功获取: http://api.example.com/data

请求URL: http://api.example.com/timeout
超时异常: 网络错误: http://api.example.com/timeout (状态码: 408) - 请求超时 (30秒)
超时时间: 30秒

请求URL: http://api.example.com/notfound
未找到异常: 网络错误: http://api.example.com/notfound (状态码: 404) - 资源未找到
状态码: 404

请求URL: http://api.example.com/servererror
网络异常: 网络错误: http://api.example.com/servererror (状态码: 500) - 服务器内部错误
URL: http://api.example.com/servererror, 状态码: 500

小结

本文详细介绍了 Python 中抛出异常的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。通过合理地抛出和处理异常，可以提高程序的健壮性和可维护性。在实际开发中，应根据具体情况选择合适的异常类型，并提供详细的异常信息。同时，要避免在不必要的地方抛出异常，以提高程序的性能。

六.全文概览

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Python异常处理(七)

# Python异常处理(七)

# 一.什么是异常

# 二.为什么要捕获异常

# 三.如何捕获异常

# (1) 捕获常规异常

# (2) 捕获特定异常

# (3) 捕获多个异常

# (4) 其他用法

# (4.1) 打印异常信息

# (4.2) 异常else

# (4.3) 异常finally

# 四.异常的传递

# 五. 抛出异常

# 异常是什么

# 抛出异常的作用

# 使用方法

# 抛出内置异常

# 自定义异常

# 常见实践

# 在函数中抛出异常

# 在类中抛出异常

# 复杂案例：

# 案例一：信用卡支付

# 案例二：用户校验

# 案例三：继承自定义异常

# 小结

# 六.全文概览

预览:

Python异常处理(七)

一.什么是异常

二.为什么要捕获异常

三.如何捕获异常

(1) 捕获常规异常

(2) 捕获特定异常

(3) 捕获多个异常

(4) 其他用法

(4.1) 打印异常信息

(4.2) 异常else

(4.3) 异常finally

四.异常的传递

五. 抛出异常

异常是什么

抛出异常的作用

使用方法

抛出内置异常

自定义异常

常见实践

在函数中抛出异常

在类中抛出异常

复杂案例：

案例一：信用卡支付

案例二：用户校验

案例三：继承自定义异常

小结

六.全文概览