学Python的漫画漫步进阶 -- 第十步

十、异常处理

为增强程序的健壮性，我们也需要考虑异常处理方面的内容。例如，在读取文件时需要考虑文件不存在、文件格式不正确等异常情况。这就是本章要介绍的异常处理。

在Python中，异常处理是一种重要的编程技术，用于处理程序运行时发生的错误。Python提供了几个内置的异常类型，如ZeroDivisionError、TypeError、ValueError等，同时也允许用户自定义异常类型。

异常处理主要通过try、except、finally和raise关键字实现。下面是异常处理的基本框架：

try:
    # 尝试执行的代码块
    ...
except ExceptionType:
    # 当在try部分的代码块中发生ExceptionType类型的异常时执行
    ...
finally:
    # 无论是否发生异常，都会执行的代码块
    ...

其中，ExceptionType可以是Python内置的异常类型，也可以是用户自定义的异常类型。在try代码块中，如果发生异常，程序会立即跳转到对应的except代码块中执行。如果没有异常发生，则执行完try代码块后跳过except代码块。无论是否发生异常，finally代码块中的代码总是会被执行。

除了使用try、except和finally关键字外，还可以使用raise关键字显式地抛出异常。例如：

raise ExceptionType("error message")

这会抛出一个类型为ExceptionType的异常，并附带一条错误消息。

10.1 第一个异常——除零异常

在数学中，任何整数都不能除以0，如果在计算机程序中将整数除以0，则会引发异常。
示例代码如下：

通过Python指令运行文件，输出结果：

10.2 捕获异常

我们不能防止用户输入0，但在出现异常后我们能捕获并处理异常，不至于让程序发生终止并退出。亡羊补牢，为时未晚。

10.2.1 try-except语句

异常捕获是通过try-except语句实现的，基本的try-except语句的语法如下。
在try代码块中包含在执行过程中可能引发异常的语句，如果没有发生异常，则跳到except代码块执行，这就是异常捕获。
try-except语句的执行流程如下。

示例代码如下：

通过Python指令运行文件，输出结果：

从运行的结果可以看出，在输入数字0后，异常发生，跳到except代码块执行。

将示例代码修改如下：

通过Python指令运行文件，输出结果：

10.2.2 多个except代码块

多条语句可能会引发多种不同的异常，对每一种异常都会采用不同的处理方式。针对这种情况，我们可以在一个try后面跟多个except代码块，语法如下：

示例代码如下：

通过Python指令运行文件，输出结果：

10.2.3 多重异常捕获

示例代码如下：

通过Python指令运行文件，输出结果：

10.2.4 try-except语句嵌套

try-except语句还可以嵌套，修改10.2.2节的示例代码如下：

通过Python指令运行文件，输出结果：

10.3 使用finally代码块释放资源

有时在try-except语句中会占用一些资源，例如打开的文件、网络连接、打开的数据库及数据结果集等都会占用计算机资源，需要程序员释放这些资源。为了确保这些资源能够被释放，可以使用finally代码块。
在try-except语句后面还可以跟一个finally代码块，语法如下：

无论是try代码块正常结束还是except代码块异常结束，都会执行finally代码块。

使用finally代码块的示例代码如下：

通过Python指令运行文件，输出结果：

10.4 自定义异常类

实现自定义异常类的示例代码如下：

10.5 动动手——手动引发异常

示例代码如下：
通过Python指令运行文件，输出结果：

10.6 练一练

1 请列举一些常见的异常。

2 手动引发异常的语句有哪些？（）
A.throw
B.raise
C.try
D.except

3 判断对错：（请在括号内打√或×，√表示正确，×表示错误）。

1）每个try代码块都可以伴随一个或多个except代码块，用于处理try代码块中所有可能引发的异常。（）

2）为了确保这些资源被释放，可以使用finally代码块。（）

3）实现自定义异常类时，需要继承Exception类或其子类。（）

4）为了提供程序的健壮性，我们应该对所有类型异常都进行捕获。（）

5）一个整数除以0时会引发ValueError异常。（）

10.7 异常处理的总结

异常处理是编程中的一个重要概念，它允许我们为可能出现的错误或异常情况做好准备，并采取适当的措施来处理这些异常。以下是关于异常处理的一些总结性观点：

1. 错误和异常： 在编程中，错误和异常通常是指预料之外的运行时事件。这些事件可能导致程序无法正常运行，比如尝试打开不存在的文件、除以零等。

2. 异常处理的重要性： 异常处理可以帮助我们编写更健壮、更可靠的代码。通过捕获和处理异常，我们可以防止程序在遇到问题时崩溃，而是提供有用的错误信息或者执行其他适当的操作。这也有助于开发人员更快地找到和修复问题。

3. Python中的异常处理： Python有一套完整的异常处理机制，包括内置的异常类型（例如ValueError、TypeError等）和自定义异常类型。可以使用try/except块来捕获和处理异常。

4. try/except块： try/except块是Python中处理异常的主要方式。在try块中，我们尝试执行一些代码，如果在执行过程中发生异常，控制流将立即转移到except块，而不会执行try块之后的任何代码。

5. finally块： finally块包含那些无论是否发生异常都需要执行的代码。这可以用来清理资源，例如关闭文件或者网络连接。

6. 引发异常： 除了处理异常，Python还允许我们主动引发异常。这可以通过raise关键字实现，我们可以用它来抛出任何我们想要的异常。

7. 异常链： 如果一个异常在处理过程中又引发了另一个异常，那么后一个异常将被“封装”在第一个异常中，形成异常链。可以使用.cause和.context属性来访问异常链。

8. 清理资源： 在Python中，使用上下文管理器（也称为with语句）可以自动清理资源，例如文件和锁等。当with语句结束时，Python会自动调用上下文管理协议中的所有方法，确保资源被正确清理。

9. 自定义异常类型： Python允许我们定义自己的异常类型，这可以用来表示特定程序中可能出现的特定问题。我们可以通过继承内置的Exception类来创建自定义异常类型。

10. 异常处理最佳实践：

    • 尽可能详细地捕获异常：只捕获那些你知道如何处理的异常，将其他所有异常交给上层处理或者直接让它们传播出去。
    • 记录错误信息：在捕获并处理异常后，最好将错误信息记录下来，以便于后续的问题追踪和分析。
    • 避免过度捕获：不要在一个except块中捕获太多类型的异常，这可能会隐藏一些错误信息。
    • 用finally块关闭资源：如果你在try块中打开了资源（例如文件），确保在finally块中关闭它们，以防止资源泄漏。
    • 设计良好的错误消息：给用户提供清晰、友好的错误消息，这可以帮助他们更好地理解问题并采取适当的行动。

通过合理使用异常处理，可以大大提高代码的可靠性和可维护性。