06_Python异常处理机制

1.异常概述

    1.什么是错误: 错误是指有逻辑或语法等导致一个程序无法正常执行的问题
    2.什么是异常: 异常是程序出错时标识的一种状态,程序不会向下执行而转去调用此函数的地方等待处理错误并恢复为正常状态
    3.异常的作用: 通知上层调用者有错误产生需要处理,用做信号
    4.为什么要有异常处理机制: 在程序调用层数较深时,向主调函数传递错误信息需要层层的返回比较麻烦,所以用异常处理机制

2.异常处理语法

    try-except语法: 尝试捕获异常,将程序转为正常状态并继续执行
        try:
            可能触发异常的语句
        except 错误类型1 as 变量1:
            异常处理语句1
        except 错误类型2 as 变量2:
            异常处理语句2
        else:
            未发生异常时会执行的语句
        finally:
            无论有无异常都会执行的语句
    try-finally语法: finally子句不能省略且不存在except子句,不会改变程序的(正常/异常)状态
        try:
            可能触发异常的语句
        finally:
            无论有无异常都会执行的语句

3.完整的异常语法示例

    try:
        # 提示用户输入一个整数
        num = int(input("请输入一个整数:"))
        # 使用8除以用户输入的整数并且输出
        print("8除以%d的结果是:%.2f" % (num, 8/num))
    except ZeroDivisionError:
        print("除0错误")
    except ValueError:
        print("请输入正确的正整数")
    except Exception as e:
        print("未知错误:%s" % e)
    else:
        print("尝试成功")
    finally:
        print("无论有无异常发生必须执行此句")

4.主动抛出异常语句raise

    作用: 触发一个错误让程序进入异常状态
    语法:
        raise 异常类型
        或 raise 异常对象
    示例:
        # 主动抛出异常
        def input_password():
            # 提示用户输入密码
            pwd = input("请输入密码:")
            # 判断密码长度>=8,返回用户输入的密码
            if len(pwd) >= 8:
                return pwd
            # 如果<8主动抛出异常
            print("主动抛出异常")
            # 创建一个异常对象(可以使用错误字符串信息作为参数)
            ex = Exception("密码长度不够")
            # raise主动抛出异常
            raise ex


        try:
            print(input_password())
        except Exception as e:
            print(e)

5.异常的传递特性

    def fun1():
        return int(input("请输入整数: "))


    def fun2():
        return fun1()


    # 利用异常传递性在主程序捕获异常
    try:
        print(fun2())
    except Exception as e:
        print("未知错误: %s" % e)

6.自定义异常

    class MsgException(BaseException):
        def __init__(self, msg):
            self.msg = msg


    try:
        raise MsgException("消息类型错误")
    except MsgException as e:
        print(e)

7.断言语句assert

    作用: 当真值表达式为False时用错误数据创建一个AssertionError类型的错误并进入异常状态
    语法
        assert 真值表达式
    等同于
        if 真值表达式 == False:
            raise AssertionError(错误数据)
    示例1:
        # assert断言会终止程序并抛出异常
        def test1():
            print("模拟大量逻辑处理")
            ret = 100
            return ret


        ret = test1()
        assert ret == 1000, "ret变量未使用到"
        ret1 = ret + 100
        print(ret1)
        # 执行结果: AssertionError: ret变量未使用到
    示例2:
        def get_age():
            age = input("请输入年龄: ")
            age = int(age)
            assert age < 140, "年龄不能大于140岁!"
            assert age >= 0, "年龄不能为负数!"
            return age


        try:
            age = get_age()
        except AssertionError as err:
            print("发生了断言错误,错误对象是: %s" % err)
            age = 0
        print("您输入的年龄是: %s" % age)

8.异常处理的高级用法-环境管理器(上下文管理器)

    with语句实现上下文管理器概述:
        1.用于对资源访问的场合,确保使用过程中不管是否发生异常,都会执行必要有"清理"操作,并释放资源
        2.with语句与try-finally相似,并不会改变异常状态,常运用于文件打开后自动关闭,线程中锁的自动获取和释放
        2.语法: with 表达式1 [as 变量名1], 表达式2 [as 变量名2], ...  # as 子句用于绑定表达式创建的对象
    示例:
        # 打开文件读取文件数据(with来实现关闭文件)
        def read_file():
            try:
                # f = open("abcd.txt")
                with open('abcd.txt') as f:
                    while True:
                        s = f.readline()
                        if not s:
                            break
                        int(input("请输入任意数字打印下一行: "))
                        print(s)
                    print("文件已经关闭")

            except IOError:
                print("出现异常已经捕获!")
            except ValueError:
                print("程序已转为正常状态")


        read_file()
        print("程序结束")

9.环境管理器(上下文管理器)原理剖析

    1.内部有__enter__ 和 __exit__方法的类被称为环境管理器,能够用with进行管理的对象必须是环境管理器
    2.__enter__ 将在进入with语句时被调用,并返回由as变量管理的对象
    3.__exit__ 将在离开with语句时被调用,且可以用参数来判断离开with语句时是否出现异常并做出相应的处理

class FileWriter:
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename  # 此属性用于记住文件名

    def writeline(self, s):
        '''此方法用于向文件内写入字符串,同时自动添加换行'''
        self.file.write(s)
        self.file.write('\n')

    def __enter__(self):
        '''此方法用于实现环境管理器'''
        self.file = open(self.filename, 'w')
        print("已进入__enter__方法,文件打开成功")
        return self  # 返回值向用于 with中的as 绑定

    def __exit__(self, exec_type, exec_value, exec_tb):
        '''
        exec_type: 为异常类异,没有异常发生时为None
        exec_value: 为错误的对象,没有异常时为None
        exec_tb: 为错误的traceback对象
        '''
        self.file.close()
        print("文件", self.filename, "已经关闭")
        if exec_type is None:
            print("退出with时没有发生异常")
        else:
            print("退出with时,有异常,类型是", exec_type, "错误是", exec_value)
        print("__exit__法被调用,已离开with语句")


try:
    with FileWriter("log.txt") as fw:
        while True:
            s = input("请输入一行: ")
            if s == "exit":
                break
            if s == "error":
                raise ValueError("故意制造的值错误")
            fw.writeline(s)
except:
    print("有错误发生,已转为正常")

print("这是with语句之外,也是程序的最后一条语句")

10.全部的异常类型

    错误类型

ZeroDivisionError	除(或取模)零 (所有数据类型)
ValueError	传入无效的参数
AssertionError	断言语句失败
StopIteration	迭代器没有更多的值
IndexError	序列中没有此索引(index)
IndentationError	缩进错误
IOError	输入/输出操作失败
ImportError	导入模块/对象失败
NameError	未声明/初始化对象 (没有属性)
AttributeError	对象没有这个属性
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
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
EOFError	没有内建输入,到达EOF 标记
EnvironmentError	操作系统错误的基类
OSError	操作系统错误
WindowsError	系统调用失败
LookupError	无效数据查询的基类
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)
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
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
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

    警告类型

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