Python学习18：异常处理——捕获异常和抛出异常
笔者：风起怨江南 出处：https://blog.csdn.net/JackMengJin 笔者原创，文章转载需注明，如果喜欢请点赞+关注，感谢支持！
导读：想象一种场景，自己公司的项目今天上线，由于之前一个没有测试到的bug（比如数组越界）直接导致了系统崩溃，停止运行，整个项目组的成员会不会很抓狂？极大可能还会给公司和个人带来巨大的损失。虽然谁也不能保证软件没有bug，那类似这种未知的bug应该如何防范呢？
目录
Python的异常处理：捕获异常和抛出异常
1.什么是异常？
2.异常类型
3.捕获异常
4. try的工作原理
5.捕获异常进阶版
6.raise抛出异常
7.try-finally 语句
8.什么时候用异常处理？
Python的异常处理：捕获异常和抛出异常
1.什么是异常？
什么是异常？bug就是异常。
当程序出现了意想不到的情况，比如下标索引超出序列边界，传入一个不被期望的值等等情况时，程序就会出现异常，系统运行到异常时就是崩溃，停止运行。
异常即是一个事件，该事件会在程序执行过程中发生，影响了程序的正常执行。
一般情况下，在Python无法正常处理程序时就会发生一个异常。
异常是Python对象，表示一个错误。
list_demo = [1,2,3,4,5,6]
print(list_demo[6])Traceback (most recent call last):
File "E:/博客/demo.py", line 5, in
print(list_demo[6])
IndexError: list index out of range 程序出现异常后，程序后面的代码将不会被执行。
list_demo = [1,2,3,4,5,6]
print(list_demo[6])
print('我是K歌之王，你是苦瓜')Traceback (most recent call last):
File "E:/博客/demo.py", line 5, in
print(list_demo[6])
IndexError: list index out of range 有人会觉得，程序出现异常报错不应该是好事么？没错，在代码调试阶段程序早点出现异常当然是好事，这样可以提早完成对代码bug的修改。但现实中异常（bug）一般隐藏在相对于复杂的场景中，不容易被发现，测试也很难完全覆盖到：
def operation(num1,num2):
"""运算函数"""
num3 = (num1 / num2) ** 3 // 2
return num3比如一个需要传参的复杂函数来说，参数的值在测试时并不能完全覆盖到，当函数中传入的是常规的实际参数进行测试时，很难将异常（bug）发现：
print(operation(2,1))
print(operation(-7,5))
print(operation(200,33))42.0
-4.0
100113.0比如涉及到除法运算时，却没有考虑到被除数为0的情况，那么只会导致系统报错，停止运行：
print(operation(2,1))
print(operation(-7,0))
print(operation(200,33))42.0
Traceback (most recent call last):
File "E:/博客/demo.py", line 10, in
print(operation(-7,0))
File "E:/博客/demo.py", line 6, in operation
num3 = (num1 / num2) ** 7 // 3
ZeroDivisionError: division by zero 可能有人会说除法的被除数不能为0这个谁都知道，这里加个判断不就行了么？但又该怎么去保证其他代码呢？
就像导读里说的那样，项目上线了，如果出现了一个之前测试中疏忽的异常，那应该怎么办？
下面就要进入今天的主题，Python的异常处理。
2.异常类型
既然出现异常，就要对异常进行处理，要想办法把异常的问题解决掉。
python提供了两个非常重要的功能来处理python程序在运行中出现的异常和错误，一个是异常处理，另一个是断言(Assertions)。断言的内容在之后学习中再单独讲解。
Python中有多少个异常类型？如下表所示：
| 异常名称 | 描述 |
|---|---|
| BaseException | 所有异常的基类 |
| SystemExit | 解释器请求退出 |
| KeyboardInterrupt | 用户中断执行(通常是输入^C) |
| Exception | 常规错误的基类 |
| StopIteration | 迭代器没有更多的值 |
| GeneratorExit | 生成器(generator)发生异常来通知退出 |
| StandardError | 所有的内建标准异常的基类 |
| ArithmeticError | 所有数值计算错误的基类 |
| FloatingPointError | 浮点计算错误 |
| OverflowError | 数值运算超出最大限制 |
| ZeroDivisionError | 除(或取模)零 (所有数据类型) |
| AssertionError | 断言语句失败 |
| AttributeError | 对象没有这个属性 |
| EOFError | 没有内建输入,到达EOF 标记 |
| EnvironmentError | 操作系统错误的基类 |
| IOError | 输入/输出操作失败 |
| OSError | 操作系统错误 |
| WindowsError | 系统调用失败 |
| ImportError | 导入模块/对象失败 |
| LookupError | 无效数据查询的基类 |
| IndexError | 序列中没有此索引(index) |
| KeyError | 映射中没有这个键 |
| MemoryError | 内存溢出错误(对于Python 解释器不是致命的) |
| NameError | 未声明/初始化对象 (没有属性) |
| UnboundLocalError | 访问未初始化的本地变量 |
| ReferenceError | 弱引用(Weak reference)试图访问已经垃圾回收了的对象 |
| RuntimeError | 一般的运行时错误 |
| NotImplementedError | 尚未实现的方法 |
| SyntaxError | Python 语法错误 |
| IndentationError | 缩进错误 |
| TabError | Tab 和空格混用 |
| SystemError | 一般的解释器系统错误 |
| TypeError | 对类型无效的操作 |
| ValueError | 传入无效的参数 |
| UnicodeError | Unicode 相关的错误 |
| UnicodeDecodeError | Unicode 解码时的错误 |
| UnicodeEncodeError | Unicode 编码时错误 |
| UnicodeTranslateError | Unicode 转换时错误 |
| Warning | 警告的基类 |
| DeprecationWarning | 关于被弃用的特征的警告 |
| FutureWarning | 关于构造将来语义会有改变的警告 |
| OverflowWarning | 旧的关于自动提升为长整型(long)的警告 |
| PendingDeprecationWarning | 关于特性将会被废弃的警告 |
| RuntimeWarning | 可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告 |
| SyntaxWarning | 可疑的语法的警告 |
| UserWarning | 用户代码生成的警告 |
最为常见的是以下几种异常类型：
- ImportError:无法引入模块或包
- IndexError:下标索引超出序列边界
- NameError:使用一个还未赋予对象的变量
- SyntaxError:代码逻辑语法出错，不能执行，不能被捕获
- TypeError:传入的对象类型与要求不符合
- ValueError:传入一个不被期望的值，即使类型正确
- KeyError:试图访问你字典里不存在的键
- IOError:输入输出异常，文件操作
需要注意的是，语法错误是不能被异常捕获！！！
3.捕获异常
捕获异常的定义：
如果出现了异常，我们会让他按照事先规定的规则，去执行对应的操作。
try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。
如果你不想在异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它。
Python中捕获异常使用的是try/except语句。try/except的基本用法：
try：
写有可能出现错误的代码
except：
出现错误，可以记录错误日志举例：
def operation(num1,num2):
"""运算函数"""
num3 = (num1 / num2) ** 7 // 3
return num3
try:
print(operation(2,1))
print(operation(-7,0))
print(operation(200,33))
except:
print('出错了！')运行：
42.0
出错了！运行后没有报错。
在使用try...except异常捕获后，当运行到 print(operation(-7,0)) 时，本来会报错终止程序，但程序可以正常运行，运行后也不再报错。同时执行了 except 下面的代码 print('出错了！') 。
也就是当try里面的语句执行时发生了异常，try里面的后面的代码就不在执行，而是直接跳到expect里去执行里面的代码。
4. try的工作原理
当使用try语句时，python就在程序的上下文中作标记。
try子句会先执行，接下来会的处理会依赖于执行时是否出现异常，当异常出现时，这也是刚开始在上下文中作标记的作用。
工作原理：
- 如果当try后的语句执行时发生异常，python就跳回到try并执行第一个匹配该异常的except子句；
- 异常处理完毕，控制流就通过整个try语句（除非在处理异常时又引发新的异常）。
- 如果在try子句执行时没有发生异常，python将跳出try语句，不执行expect里的代码，直接执行程序后面的代码。
也就是当try语句执行时发生了异常，就会直接跳到该try语句的except子句中，去执行except里的代码。当执行完except里的代码后，该try语句的异常处理就算处理完成，try异常后面的代码将不会再执行，整个程序会跳出该try语句，执行程序后面的代码。
总结：
- try语句中执行遇到异常代码的时候，立即跳到except，执行except里的代码，try报错代码的下面将不会继续执行；
- try语句中没有遇到异常代码时，跳过整个try语句，执行程序后面的代码；
- 一个try语句只能捕获一个异常；
- 在整个异常过程中，不会终止程序的运行，不会对系统产生影响。
5.捕获异常进阶版
掌握了基本的try/except语句用法，这里引出捕获异常的进阶用法。
表示：
try:
写有可能出现错误的代码
except Exception as err :
print('出现错误类型:{}'.format(err))举例：
def operation(num1,num2):
"""运算函数"""
num3 = (num1 / num2) ** 7 // 3
return num3
try:
print(operation(2,1))
print(operation(-7,0))
print(operation(200,33))
except Exception as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))42.0
出错了，错误类型为：division by zeroException是异常的统称，except Exception as err 其实就是将捕获到的错误，赋值给err变量。这里的err可以取任意变量名来表示，这样就可以通过打印或者日志记录来将异常里的错误原因进行记录。
如果已经得知会可能出现的报错原因时，我们可以将异常类型直接放在except语句中，而常用的异常类型已经在上面讲过了，直接拿来用即可。
try:
print(operation(-7,0))
except ZeroDivisionError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))所有的异常类型都可以放在except中，这样可以对错误类型就更加准确的定位，并对每一个异常都区别对待：
try:
print(operation(2,1))
print(operation(-7,0))
print(operation(200,33))
except ValueError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
except IndexError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
except NameError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
except ZeroDivisionError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))42.0
出错了，错误类型为：division by zero但这种方式如果没把实际的异常类型写入，还是会出现报错：
try:
print(operation(2,1))
print(operation(-7,0))
print(operation(200,33))
except ValueError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
except IndexError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
except NameError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
# except ZeroDivisionError as err:
# print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
Traceback (most recent call last):
File "E:/博客/demo.py", line 11, in
print(operation(-7,0))
File "E:/博客/demo.py", line 6, in operation
num3 = (num1 / num2) ** 7 // 3
ZeroDivisionError: division by zero 所以在expect子语句中使用具体的异常类型时，一定要提前运行得知会出现的异常类型，如果不知道具体的异常类型，还是用Exception效果更好，至少不会报错。
6.raise抛出异常
如果说expect只是捕获异常，不报错，那么raise就是抛出异常，会报错。
也就是给代码里人为手动的抛出异常，让程序终止运行。
用法：raise 异常类型(‘内容’)
list_demo = [1,2,3,4,5,'Jack']
if 'Jack' in list_demo:
raise ValueError('Jack在列表中！')
print('外面下了很大的雨')Traceback (most recent call last):
File "E:/博客/demo.py", line 6, in
raise ValueError('Jack在列表中！')
ValueError: Jack在列表中！ 一个异常可以是一个字符串，类或对象。 Python的内核提供的异常，大多数都是实例化的类，这是一个类的实例的参数。
需要注意，触发异常后，后面的代码就不会再执行。触发异常就跟正常运行遇到异常时是一样的。
7.try-finally 语句
try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后的代码。也就是不管有没有报错，finally里的代码都会执行。
def operation(num1,num2):
"""运算函数"""
num3 = (num1 / num2) ** 7 // 3
return num3
try:
print(operation(2,1))
print(operation(-7,0))
print(operation(200,33))
except Exception as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
finally:
print('运行结束')42.0
出错了，错误类型为：division by zero
运行结束即使报错，也会执行finally子语句中的代码：
def operation(num1,num2):
"""运算函数"""
num3 = (num1 / num2) ** 7 // 3
return num3
try:
print(operation(2,1))
print(operation(-7,0))
print(operation(200,33))
except ValueError as err:
print('出错了，错误类型为：{}'.format(err))
finally:
print('运行结束')Traceback (most recent call last):
File "E:/博客/demo.py", line 11, in
print(operation(-7,0))
File "E:/博客/demo.py", line 6, in operation
num3 = (num1 / num2) ** 7 // 3
ZeroDivisionError: division by zero
42.0
运行结束 由于无论如何都会执行finally里的代码这一特点，所以finally适合在一些特殊场景中使用，比如进行一些关闭数据库，对文件的关闭等场景处理。
8.什么时候用异常处理？
既然异常处理这么好用，那么异常处理什么时候用比较好？
其实对于一个好的程序员和一般的程序员来说，最大的区别就是：
好程序员知道什么时候出现异常，而一般的程序员不知道什么时候出现异常。
在实际项目里，当我们觉得这个地方可能出现问题时，就可以使用异常处理。try写进去的代码，一定是可能会出现异常的代码，不知道会不会出现问题，但凡觉得有可能出现问题的地方，就用try语句准没错。
比如Python自动化测试中，每次执行成百条的测试用例，会用断言预期结果和实际结果中使用异常处理。这样可以保证在执行用例的时候出现异常也不会终止程序，从而继续执行剩下的测试用例。而捕获到的异常可以记录到测试日志里，在执行完所有测试用例后，可以在日志里查看到具体的异常内容。
异常处理的具体使用会在后续学习博客中经常出现，希望大家可以持续关注。
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