异常处理

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2025-04-04

异常处理

如果我们在 Python 终端中执行 1 / 0，会有这样的结果：

基本用法
万能异常
手动触发异常
断言

学习练习清单

1挑一个已知的错（如 int('a')），用 try/except ValueError 包一遍，体会程序不再终止。
2把同一段 try 同时 except ValueError 和 except (KeyError, ZeroDivisionError)，验证多类异常处理。
3尝试用裸 except 和 except Exception 跑同一段代码，再按 Ctrl+C，看哪个能截住 KeyboardInterrupt。
4写一个返回时仍执行 finally 的例子（return 666 + finally 打印），确认 finally 在 return 之前跑。
5在捕获异常处用 traceback.format_exc() 打日志，避免“吞掉”错误信息。

概述

如果我们在 Python 终端中执行 1 / 0，会有这样的结果：

>>> 1 / 0
Traceback (most recent call last):
  File "<python-input-0>", line 1, in <module>
    1 / 0
    ~~^~~
ZeroDivisionError: division by zero

我们没有得到任何结果（事实上也不该有什么结果），而是出现了一个错误，告诉我们 0 不能做除数。这会导致什么问题呢？看下面这段代码：

python playground

print('我在异常出现前执行')
1 / 0
print('我在异常出现后执行')

执行后可以看到，异常出现前的代码正常执行，而异常出现后的代码却没有被执行

对于稍微大型的项目来说，程序出现异常是不可避免的，而程序一旦出现异常就会直接终止，这对于线上服务来说往往是不可接受的。所以我们需要具备能够处理异常的能力，当异常发生时，我们往往需要做些补救措施，而不是让程序直接崩溃

除了避免程序崩溃之外，因为异常可以让程序直接终止运行，有时候我们可能还会巧妙地运用这个特点，人为抛出一些异常，让程序实现一些高效的逻辑跳转（这也是为什么我把异常处理放在流程控制这个模块中）

基本用法

Python 内置了很多异常，比如刚刚出发的不能除零异常 ZeroDivisionError，还有我们之前学习过程中可能会遇到过的 KeyError、ValueError，等等。Python 提供了一种特定的语法结构用来进行异常处理（）：

try:
    被检测的代码块
except 异常类型 as e:    # e 是变量名，可以随便叫，甚至 as e 如果后面不用的话可以不写，直接写成 except 异常类型
    异常处理
后续代码

这个语法结构的含义是，尝试运行被检测的代码块，如果没有异常，则直接走出 try except 结构，执行后续代码。如果有异常，且异常类型与 except 后的类型相符，则会先执行异常处理逻辑，然后执行后续代码。如果抛出的异常不是 except 后的类型，则仍旧会抛出异常，导致程序终止。

运行如下代码，尝试输入数字 1、数字 100、字母 a，看运行结果

python playground

d = {
    1: '一',
    2: '二',
    3: '三',
}
while True:
    try:
        key = int(input('输入 1 - 3 的整数：>>>'))
        print('没出错')
    except ValueError as e:
        print('需要输入整数')

程序运行结果是这样的：

这说明两个问题：

如果异常被捕获，程序将继续运行
如果异常没有被捕获（比如我们捕获的是 ValueError，但是输入 100 后会触发 KeyError），则异常仍旧会抛出

如果我们想要捕获更多类型的异常，可以这么写：

try:
    被检测的代码块
except 异常类型 A as e：
    处理异常 A 的逻辑
except (异常类型 B, 异常类型 C) as e:
    处理 B 或 C 异常的逻辑
后续代码

也就是说，我们可以额外增加一条 except 语句，也可以将处理逻辑相同的异常放到元组中统一捕获

运行如下代码，尝试输入数字 1、数字 2、数字 100、字母 a，看运行结果：

python playground

d = {
    1: '一',
    2: '二',
    3: '三',
}
while True:
    try:
        key = int(input('输入 1 - 3 的整数：>>>'))
        key / (key - 1)    # 这段代码会在输入 1 的时候抛出 ZeroDivisionError 异常
        value = d[key]
        print(f'你输入了数字{value}')
    except ValueError:
        print('需要输入整数')
    except (KeyError, ZeroDivisionError):
        print('你输入的整数有问题哦！')

万能异常

如果我们知道可能会有哪些类型的异常，最好的方式还是写清楚异常类型。但是有的时候，我们可能会有一些意想不到的异常，这时，就需要用万能异常 Exception 统一管理，这样我们就可以捕获任意异常，写法如下：

try:
    被检测的代码块
except Exception as e:
    异常处理逻辑

其实在 Python 的异常处理中，except Exception 和仅使用 except 都可以用来捕获任意异常，那么这两个写法之间有什么区别吗？答案是有的，裸 except 捕获的异常更加“万能”，即能捕获更加底层的系统级别的异常（如用户按 Ctrl+C 触发的 KeyboardInterrupt 正常终止程序），而 except Exception 仅能捕获继承自 Exception 的异常

实操一下，执行下面这行代码：

python playground

while True:
    try:
        print(int(input('输入一个数字：>>>')))
    except Exception as e:
        print('捕获到 Exception')
    except:
        print('捕获到 BaseException')

当我们输入普通数字时，正常打印没什么问题。当我们输入一个字母，会出发 ValueError，它继承自 Exception，所以会被 except Exception 捕获。而让我们尝试使用 Ctrl+C 退出时，因为是系统异常，不属于 Exception，所以被最后的裸 except 捕获。可以看到，裸 except 捕获异常的级别很高，使用 Ctrl+C 甚至都无法退出程序了。大多数时候我们只需要捕获 Exception 级别的异常就足够了

手动触发异常

蝮蛇螫手，壮士解腕，有的时候我们发现程序运行可能有点问题，如果继续运行可能会造成更严重的错误，这时我们可能会主动抛出一个异常，强行终止后续的处理逻辑（当然外层可能还会包裹一层 try 来监听我们抛出的异常，避免程序崩溃）。另外，有时我们会借助异常会终止后续代码运行这一特性，实现一些特殊的逻辑跳转功能（比如像跳出多层循环或函数嵌套，一个 break 或 return 只能退出一层，手动抛出异常会直接从嵌套中跳转出来。但一定要慎重使用，因为这个用法和 C 中的 goto 语句很像，代码可读性很低）

Python 使用 raise 语句手动抛出异常，语法如下：

try:
    raise TypeError('类型错误')
except TypeError as e:
    print(e)

跳出多层循环的例子：

python playground

try:
    for i in range(1, 10):
        for j in range(1, 10):
            for k in range(1, 10):
                if i == j == k == 5:
                    raise Exception
except Exception:
    print(f'现在 i、j、j 的值为：{i}、{j}、{k}')

断言

断言也是手动触发异常的一种方式，关键字是 assert。Python 断言的逻辑是 assert 后面的语句执行结果为真，无任何异常；如果 assert 后面的语句执行结果为假，会抛出 AssertionError 异常。断言在测试代码中应用十分广泛

尝试执行着两行代码：

python playground

assert 1 == 1    # 无异常
assert 1 == 2    # AssertionError

自定义异常

系统自带的异常有时不能满足我们的需求，这时就需要自定义异常。Python 自定义异常很简单，只需要写一个继承 Exception 类的子类即可：

python playground

class MyException(Exception):
    pass

try:
    raise MyException('我的异常')
except MyException as e:
    print(e)

这里有一点主要注意的是，有些文章写的自定义异常继承的是 BaseException 类，这是不对的。从 Python 官方文档中可以看到，只有系统异常才能继承 BaseException 类，用户异常都应该继承 Exception 类。正如我们前面讨论的那样，继承BaseException 类的异常是没法被 except Exception 捕获的，这一点需要注意一下

`try else`

在异常处理的基本用法中：

前置逻辑
try:
    主要逻辑
except Exception:
    异常处理
后序逻辑

异常处理 代码只有在 主要逻辑 代码发生异常的时候才会执行，而 后序逻辑 代码无论是否发生异常都会处理，如果我们想要实现 主要逻辑 代码有异常的时候不执行，没有异常的时候才会执行，该如何处理呢？答案很简单，我们可以把这段代码在 except 后面再加一个 else 语句实现：

前置逻辑
try:
    主要逻辑
except Exception:
    异常处理
else:
    主要逻辑无异常时执行
后续逻辑

可以尝试输入数字和字母，看看如下代码的输出结果：

while True:
    try:
        print(int(input('输入一个数字：>>>')))
    except ValueError:
        print('出错啦')
    else:
        print('没出错')

`finally`

finally 是无论如何一定会执行的代码，无论是否发生异常，甚至 continue、break、return 前都要执行。有时候为了确保系统资源正确释放，我们可能会把这些逻辑放到 finally 中

尝试执行这些代码：

python playground

# 异常
for i in [1, 2, 3]:
    try:
        assert i != 2
    finally:
        print(f'finally 怎么着都会被执行哈 i = {i}')

# 异常被捕获
for i in [1, 2, 3]:
    try:
        assert i != 2
    except AssertionError:
        print(f'异常被捕获 i = {i}')
    finally:
        print(f'finally 怎么着都会被执行哈 i = {i}')

# continue
for i in [1, 2, 3]:
    try:
        if i == 2:
            continue
    finally:
        print(f'finally 怎么着都会被执行哈 i = {i}')


# break
for i in [1, 2, 3]:
    try:
        if i == 2:
            break
    finally:
        print(f'finally 怎么着都会被执行哈 i = {i}')

# return
def f():
    try:
        return 666
    finally:
        print('finally 怎么着都会被执行哈')
    
f()

`traceback`

当我们使用 try 把异常捕获之后，异常的内容也不会被打印的。但是有的时候，我们想要的效果是，异常被捕获以后，程序不终止，但是终端或者日志中还是会出现异常信息，这时我们可以使用 traceback 模块中的 format_exc 方法：

python playground

from traceback import format_exc

print('前面的逻辑')
try:
    1 / 0
except ZeroDivisionError:
    print(format_exc())
print('后面的逻辑')

执行过后不难发现，前面的逻辑和后面的逻辑都会被执行，这意味着程序没有被终止。同时，异常信息也被打印出来，可以方便我们后续排查：

要点回收

try/except 用来“能预料”的异常；别拿它当流程控制随便糊。
捕获优先用 except 异常类（或多个类的元组），裸 except 会连 KeyboardInterrupt 都吞，几乎不要用。
raise 主动抛异常 + 自定义类（继承 Exception，不要继承 BaseException）让错误更有语义。
else 在“没异常”时执行；finally 不管成败一定执行，是释放资源的标准位置。
捕获后想保留现场用 traceback.format_exc() 打日志，吞错不打日志是最大反模式。

版权所有

版权归属：Shuo Liu

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