异常处理

错误与异常

• 程序中的错误至少包括两种，一种是语法错误(invalid syntax)，另一种则是异常。
• 异常则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，抛出了异常。

10 / 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

order * 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'order' is not defined

1 + [1, 2]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'list'

例子中的ZeroDivisionError,NameError和TypeError，就是三种常见的异常类型。

其他错误具体参考文档

处理异常

try:
    s = input('please enter two numbers separated by comma: ')
    num1 = int(s.split(',')[0].strip())
    num2 = int(s.split(',')[1].strip())
    ...
except ValueError as err:
    print('Value Error: {}'.format(err))

print('continue')
...


please enter two numbers separated by comma: a,b
Value Error: invalid literal for int() with base 10: 'a'
continue

这里默认用户输入以逗号相隔的两个整形数字，将其提取后，做后续的操作（注意 input 函数会将输入转换为字符串类型）。如果我们输入a,b，程序便会抛出异常invalid literal for int() with base 10: ‘a’，然后跳出 try 这个 block。

由于程序抛出的异常类型是 ValueError，和 except block 所 catch 的异常类型相匹配，所以 except block 便会被执行，最终输出Value Error: invalid literal for int() with base 10: ‘a’，并打印出continue。

• except block 只接受与它相匹配的异常类型并执行，如果程序抛出的异常并不匹配，那么程序照样会终止并退出。

如果我们只输入1，程序抛出的异常就是IndexError: list index out of range，与 ValueError 不匹配，那么 except block 就不会被执行，程序便会终止并退出（continue 不会被打印）。

please enter two numbers separated by comma: 1
IndexError Traceback (most recent call last)
IndexError: list index out of range

这样强调一种类型的写法有很大的局限性，解决办法：

• 一种解决方案，是在 except block 中加入多种异常的类型:

try:
    s = input('please enter two numbers separated by comma: ')
    num1 = int(s.split(',')[0].strip())
    num2 = int(s.split(',')[1].strip())
    ...
except (ValueError, IndexError) as err:
    print('Error: {}'.format(err))

print('continue')
...

# 或者

try:
    s = input('please enter two numbers separated by comma: ')
    num1 = int(s.split(',')[0].strip())
    num2 = int(s.split(',')[1].strip())
    ...
except ValueError as err:
    print('Value Error: {}'.format(err))
except IndexError as err:
    print('Index Error: {}'.format(err))

print('continue')
...

这样，每次程序执行时，except block 中只要有一个 exception 类型与实际匹配即可。

• 这种方式很难保证程序能覆盖所有的异常类型，所以，更通常的做法是在最后一个 except block，声明其处理的异常类型是 Exception。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。

try:
    s = input('please enter two numbers separated by comma: ')
    num1 = int(s.split(',')[0].strip())
    num2 = int(s.split(',')[1].strip())
    ...
except ValueError as err:
    print('Value Error: {}'.format(err))
except IndexError as err:
    print('Index Error: {}'.format(err))
except Exception as err:
    print('Other error: {}'.format(err))

print('continue')
...

• 或者也可以在 except 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）：

try:
    s = input('please enter two numbers separated by comma: ')
    num1 = int(s.split(',')[0].strip())
    num2 = int(s.split(',')[1].strip())
    ...
except ValueError as err:
    print('Value Error: {}'.format(err))
except IndexError as err:
    print('Index Error: {}'.format(err))
except:
    print('Other error')

print('continue')
...

• 当程序中存在多个 except block 时，最多只有一个 except block 会被执行。也就是，如果多个 except 声明的异常类型都与实际相匹配，那么只有最前面的 except block 会被执行，其他则被忽略。

import sys
try:
    f = open('file.txt', 'r')
    .... # some data processing
except OSError as err:
    print('OS error: {}'.format(err))
except:
    print('Unexpected error:', sys.exc_info()[0])
finally:
    f.close()

try block 尝试读取 file.txt 这个文件，并对其中的数据进行一系列的处理，到最后，无论是读取成功还是读取失败，程序都会执行 finally 中的语句——关闭这个文件流，确保文件的完整性。

• 因此，在 finally 中，通常会放一些无论如何都要执行的语句。

用户自定义异常

创建自定义的异常类型 MyInputError，定义并实现了初始化函数和 str 函数（直接 print 时调用）

class MyInputError(Exception):
    """Exception raised when there're errors in input"""
    def __init__(self, value): # 自定义异常类型的初始化
        self.value = value
    def __str__(self): # 自定义异常类型的string表达形式
        return ("{} is invalid input".format(repr(self.value)))

try:
    raise MyInputError(1) # 抛出MyInputError这个异常
except MyInputError as err:
    print('error: {}'.format(err))

执行上述代码块并输出:

error: 1 is invalid input

异常的使用场景与注意点

• 不确定某段代码能否成功执行，往往这个地方就需要使用异常处理。

大型社交网站的后台，需要针对用户发送的请求返回相应记录。用户记录往往储存在 key-value 结构的数据库中，每次有请求过来后，我们拿到用户的 ID，并用 ID 查询数据库中此人的记录，就能返回相应的结果。

数据库返回的原始数据，往往是 json string 的形式，这就需要我们首先对json string 进行 decode（解码）

import json
raw_data = queryDB(uid) # 根据用户的id，返回相应的信息
data = json.loads(raw_data)

在json.loads() 函数中，输入的字符串如果不符合其规范，那么便无法解码，就会抛出异常，因此加上异常处理十分必要

try:
    data = json.loads(raw_data)
    ....
except JSONDecodeError as err:
    print('JSONDecodeError: {}'.format(err))

• 不能滥用异常

当想要查找字典中某个键对应的值时，绝不能写成下面这种形式：

d = {'name': 'jason', 'age': 20}
try:
    value = d['dob']
    ...
except KeyError as err:
    print('KeyError: {}'.format(err))

对于 flow-control（流程控制）的代码逻辑，我们一般不用异常处理。

字典推荐写法：

if 'dob' in d:
    value = d['dob']
    ...

总结

• 异常，通常是指程序运行的过程中遇到了错误，终止并退出。我们通常使用 try except 语句去处理异常，这样程序就不会被终止，仍能继续执行。
• 处理异常时，如果有必须执行的语句，比如文件打开后必须关闭等等，则可以放在 finally block 中。
• 异常处理，通常用在你不确定某段代码能否成功执行，也无法轻易判断的情况下，比如数据库的连接、读取等等。正常的 flow-control 逻辑，不要使用异常处理，直接用条件语句解决就可以了。

思考题

在异常处理时，如果 try block 中有多处抛出异常，需要我们使用多个 try except block 吗？以数据库的连接、读取为例，下面两种写法，你觉得哪种更好呢？

第一种：

try:
    db = DB.connect('<db path>') # 可能会抛出异常
    raw_data = DB.queryData('<viewer_id>') # 可能会抛出异常
except (DBConnectionError, DBQueryDataError) err:
    print('Error: {}'.format(err))

第二种：

try:
    db = DB.connect('<db path>') # 可能会抛出异常
    try:
        raw_data = DB.queryData('<viewer_id>')
    except DBQueryDataError as err:
         print('DB query data error: {}'.format(err))
except DBConnectionError as err:
     print('DB connection error: {}'.format(err))

答案：

第一种写法更加简洁，易于阅读。而且except后面的错误类型先抛出数据库连接错误，之后才抛出查询错误，实现的异常处理和第二种一样。 ①与②的运行逻辑一致，①可以看作②的简化版；②的写法，如出现异常，多次调用异常处理，降低程序运行效率；