Python异常处理和模块详解

本文介绍了Python的异常处理，模块，包，标准库。是Python系列文章的第7篇。

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系列文章

【Python 基础】一文补齐Python基础知识
【趣学Python：B站四大恶人】一文掌握列表、元组、字典、集合
【Python进阶】一文掌握Python函数用法
【Python进阶】Python面向对象之类与对象详解
【Python进阶】Python面向对象之装饰器与封装
【Python进阶】Python面向对象之继承和多态详解
【Python进阶】Python异常处理和模块详解
【Python进阶】Python文件(I/O)操作详解

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1. 模块（module）

1.1 模块简介

• 模块化，模块化指将一个完整的程序分解为一个一个小的模块。通过将模块组合，来搭建出一个完整的程序。
• 不采用模块化，统一将所有的代码编写到一个文件中；采用模块化，将程序分别编写到多个文件中。
• 模块化的特点：
  ① 方便开发
  ② 方便维护
  ③ 模块可以复用

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1.2 模块的创建

• 在Python中一个 py 文件就是一个模块，要想创建模块，实际上就是创建一个python文件。注意：模块名要符号标识符的规范。

1.在一个模块中引入外部模块：
① import 模块名 （模块名，就是python文件的名字，注意不要文件名后缀 .py）
② import 模块名 as 模块别名

2.在每一个模块内部都有一个__name__属性，通过这个属性可以获取到模块的名字

• __name__属性值为 __main__的模块是主模块，一个程序中只会有一个主模块；主模块就是我们直接通过 python 执行的模块；

'''
test_model.py
'''
print('我是test_module模块')
print(__name__)

import test_module as test
print(test.__name__)
print(__name__)

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模块导入：

可以只引入模块中的部分内容：

语法：from 模块名 import 变量,变量....

from m import Person
from m import test
from m import Person,test

也可以为引入的变量使用别名

语法：from 模块名 import 变量 as 别名

from m import test2 as new_test2

更一般的：

# 全部导入
from m import *

import xxx
import xxx as yyy
from xxx import yyy , zzz , fff
from xxx import *
from xxx import yyy as zz

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1.3 包（Package）

• 包也是一个模块；

• 当我们模块中代码过多时，或者一个模块需要被分解为多个模块时，这时就需要使用到包；

• 普通的模块就是一个 py 文件，而包是一个文件夹；

• 包中必须要 __init__.py 文件，这个文件中可以包含有包中的主要内容；

• __pycache__是模块的缓存文件；

• py代码在执行前，需要被解析器先转换为机器码，然后再执行；所以我们在使用模块（包）时，也需要将模块的代码先转换为机器码然后再交由计算机执行；而为了提高程序运行的性能，python会在编译过一次以后，将代码保存到一个缓存文件中，这样在下次加载这个模块（包）时，就可以不再重新编译而是直接加载缓存中编译好的代码。

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1.4 Python标准库

官方文档
在开发过程中，如果要实现某些基础的功能，可以先去Python标准库中查找相关的模块，如果有满足业务需求的，就不用自己再写了，可以直接使用Python标准库中提供的模块，提高开发效率。

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1. sys.argv
   获取执行代码时，命令行中所包含的参数
   该属性是一个列表，列表中保存了当前命令的所有参数

print(sys.argv)

2. sys.modules
   获取当前程序中引入的所有模块
   modules是一个字典，字典的key是模块的名字，字典的value是模块对象

pprint.pprint(sys.modules)

3. sys.path
   他是一个列表，列表中保存的是模块的搜索路径

pprint.pprint(sys.path)

4. sys.platform
   表示当前Python运行的平台

print(sys.platform)

5. sys.exit()
   函数用来退出程序

sys.exit('程序出现异常，结束！')

6. os 模块让我们可以对操作系统进行访问

import os

7. os.environ
   通过这个属性可以获取到系统的环境变量

pprint.pprint(os.environ['path'])

8. os.system()
   可以用来执行操作系统的名字

os.system('dir')
os.system('notepad')

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2. 异常处理

2.1 异常简介

程序在运行过程当中，不可避免的会出现一些错误，比如：使用了没有赋值过的变量、使用了不存在的索引、除0…这些错误在程序中，我们称其为异常。程序运行过程中，一旦出现异常将会导致程序立即终止，异常以后的代码全部都不会执行！

2.2 处理异常

程序运行时出现异常，目的并不是让我们的程序直接终止！

Python是希望在出现异常时，我们可以编写代码来对异常进行处理！

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try语句：

    try:
        代码块（可能出现错误的语句）
    except 异常类型 as 异常名:
        代码块（出现错误以后的处理方式）
    except 异常类型 as 异常名:
        代码块（出现错误以后的处理方式）
    except 异常类型 as 异常名:
        代码块（出现错误以后的处理方式）
    else：
        代码块（没出错时要执行的语句）    
    finally:
        代码块（该代码块总会执行）    

• try 是必须要有的，else 语句可有可无，except 和 finally 至少有一个。

• 可以将可能出错的代码放入到 try 语句，这样如果代码没有错误，则会正常执行； 如果出现错误，则会执行 expect 子句中的代码，这样我们就可以通过代码来处理异常，避免因为一个异常导致整个程序的终止；

实例：

print('开始执行try语句···')
try:
    # try中放置的是有可能出现错误的代码
    print(10/0)
except:
    # except中放置的是出错以后的处理防暑
    print('哈哈哈，出错了~~~')
else:
    print('程序正常执行没有错误')    
print('执行结束!')

输出：

开始执行try语句···
哈哈哈，出错了~~~
执行结束!

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2.3 异常的传播

当在函数中出现异常时，如果在函数中对异常进行了处理，则异常不会再继续传播；如果函数中没有对异常进行处理，则异常会继续向函数调用处传播。如果函数调用处处理了异常，则不再传播；如果没有处理，则继续向调用处传播。直到传递到全局作用域（主模块）如果依然没有处理，则程序终止，并且显示异常信息。

def fn():
    print('Hello fn')
    print(a)
    print(10/0)

def fn2():
    print('Hello fn2')
    fn()

def fn3():
    print('Hello fn3')
    fn2()

fn3() 

当程序运行过程中出现异常以后，所有的异常信息会被保存一个专门的异常对象中，而异常传播时，实际上就是异常对象抛给了调用处，比如 ：

• ZeroDivisionError 类的对象专门用来表示除0的异常；
• NameError 类的对象专门用来处理变量错误的异常；
  …

在Python为我们提供了多个异常对象，官方文档。

使用builtins查询内置函数和变量的名称：

>>> import builtins
>>> dir(builtins)  
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException',
 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning',
 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError',
 'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError', 'DeprecationWarning',
 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False',
 'FileExistsError', 'FileNotFoundError', 'FloatingPointError',
 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError',
 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'InterruptedError',
 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError',
 'MemoryError', 'NameError', 'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented',
 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError',
 'PendingDeprecationWarning', 'PermissionError', 'ProcessLookupError',
 'ReferenceError', 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning',
 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError',
 'SystemExit', 'TabError', 'TimeoutError', 'True', 'TypeError',
 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError',
 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning',
 'ValueError', 'Warning', 'ZeroDivisionError', '_', '__build_class__',
 '__debug__', '__doc__', '__import__', '__name__', '__package__', 'abs',
 'all', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 'bytearray', 'bytes', 'callable',
 'chr', 'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits',
 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'exec', 'exit',
 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr',
 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'isinstance', 'issubclass',
 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'map', 'max', 'memoryview',
 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property',
 'quit', 'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice',
 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars',
 'zip']

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2.4 异常对象

异常的捕获分为两种，捕获指定的异常和捕获所有异常。

• 如果except后不跟任何的内容，则此时它会捕获到所有的异常；
• 如果在except后跟着一个异常的类型，那么此时它只会捕获该类型的异常；
• Exception 是所有异常类的父类，所以如果except后跟的是Exception，他也会捕获到所有的异常；
• 可以在异常类后边跟着一个 as xx 此时 xx 就是异常对象；

print('异常出现前')
l = []
try:
    # print(c)
    # l[10]
    # 1 + 'hello'
    print(10/0)
except NameError:
    # 如果except后不跟任何的内容，则此时它会捕获到所有的异常
    # 如果在except后跟着一个异常的类型，那么此时它只会捕获该类型的异常
    print('出现 NameError 异常')

except ZeroDivisionError:
    print('出现 ZeroDivisionError 异常')

except IndexError:
    print('出现 IndexError 异常')

# Exception 是所有异常类的父类，所以如果except后跟的是Exception，他也会捕获到所有的异常
# 可以在异常类后边跟着一个 as xx 此时xx就是异常对象
except Exception as e :
    print('未知异常',e,type(e))

finally :
    print('无论是否出现异常，该子句都会执行')

print('异常出现后')

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2.5 抛出异常

可以使用 raise 语句来抛出异常，raise 语句后需要跟一个异常类或异常的实例。

也可以自定义异常类，只需要创建一个类继承 Exception 即可；

class MyError(Exception):
    pass

def add(a,b):
    # 如果a和b中有负数，就向调用处抛出异常
    if a < 0 or b < 0:
        # raise用于向外部抛出异常，后边可以跟一个异常类，或异常类的实例
        # raise Exception    
        # 抛出异常的目的，告诉调用者这里调用时出现问题，希望你自己处理一下
        # raise Exception('两个参数中不能有负数！')  
        raise MyError('自定义的异常')
        
        # 也可以通过if else来代替异常的处理
        # return None
    r = a + b
    return r

print(add(-123,456)) 

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参考：https://edu.aliyun.com/course/1782

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