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异常与错误处理高级用法

news 来源：原创 2024/5/20 3:27:26

异常与错误处理高级用法

1.概述

这篇文章介绍如何优雅的使用异常处理好程序的错误、用更少的代码、清晰的代码，写出更健壮的程序。

2.异常高级用法

2.1.两种编程风格处理错误

使用Python处理错误有两种风格，下面介绍下这两种风格。

LBYL(look before you leap)：LBYL常备翻译成“三思而后行”，通俗讲就是在执行一个可能会出错的操作时，先做一些关键条件判断，仅当条件满足时才进行操作。
LBYL是一种本能的思考结果，他的逻辑就像“如果天气预报说今天会下雨，那么我就不出门”
EAFP(easier to ask for forgiveness than permission)，可直译为“获取原谅比许可简单”。是一种和三思而后行截然不同的编程风格，它不做任何事前检查，直接执行操作，但在外层用try来捕获异常。
这种做法类似于“出门前不看天气预报，如果下雨了就回家吃感冒药”

在python社区更偏向于使用EAFP编程风格，它的代码通常更精简。因为它不需要开发者用分支覆盖各种可能出错的情况，只需要捕获可能发生的异常情况即可。
EAFP性能更好，它直奔主要代码，省去了各种条件判断。

1.三思而后行编程风格

def incr_by_one(value):
    '''
    输入的参数加1返回新值
    :param value: 
    :return: 
    '''
    if isinstance(value, int):
        return value + 1
    elif isinstance(value, str) and value.isdigit():
        return int(value) + 1
    else:
        print(f'Unable to perform incr for value: {value}')

1.仅当类型是int类型时才执行加法操作
2.判断仅当类型时str，同时满足.isdigit() 方法时才进行操作。
这几行代码看似简单，其实代表了LBYL编程风格。

2.获取原谅比许可简单编程风格

def incr_by_try(value):
    '''
    输入的参数加1返回新值
    :param value:
    :return:
    '''
    try:
        return int(value) + 1
    except (KeyError, ValueError):
        print(f'Unable to perform incr for value: {value}')

2.2.把更精确的except语句放在前面

python内置异常类之间存在许多继承关系，举个简单的依赖关系。
BaseException —> Exception—> LookupError—> KeyError

如果一个try代码块里包含多条except，异常匹配会按照从上而下的顺序执行。假如把一个父类异常放在前面，就会导致子类异常永远不会执行。

这个示例中KeyError异常永远不会被执行，要修复这个问题就要调整except的顺序。

def incr_by_key(d, key):
    try:
        d[key] + 1
    except Exception as e:
        print(f'Unknown error: {e}')
    except KeyError:
        print(f'key {key} does not exists')

2.3.try 搭配 else分支增强代码能力

用try捕获异常时，有时程序需要在一切操作没有异常后执行某个操作。为了做到这一点我们需要创建一个变量来做标记实现这个功能，如下示例。

只有当sync_profile()执行成功时，才继续调用send_notification()发送消息通知。为此我们定义一个额外变量syn_succeeded来作为标记。

def send_mess():
    syn_succeeded = False
    try:
        sync_profile(user.profile)
        syn_succeeded = True
    except Exception as e:
        print(f'Unknown error: {e}')

    if syn_succeeded:
        send_notification(user, 'profile sync succeeded')

如果使用try搭配else分支，代码可以变得更简单。
异常捕获语句里的else表示：仅当try语句块里没有抛出任何异常时，才执行else分支下的内容，效果就像在try最后增加一个标记变量一样。

def sen_mess_try_else():
    try:
        sync_profile(user.profile)
        syn_succeeded = True
    except Exception as e:
        print(f'Unknown error: {e}')
    else:
        send_notification(user, 'profile sync succeeded')

2.4.使用空raise语句

在处理异常时，有时我们可能仅仅想记录下某个异常，然后把它重新抛出，交由上层处理。这是使用不带任何参数的raise语句可以派上用场。

当一个空raise出现在except时，他会原封不动的重新抛出当前异常，因此print语句不会执行。

def incr_by_raise(value):
    try:

        return value + 1
    except TypeError:
        print(f'key {value} does not exists')
        raise

incr_by_raise('dd')

2.5.抛出异常而不是返回错误

python函数支持一次返回多个值，当我们表名函数执行出错时，可以让它同时返回结果与错误信息。
下面是create_item()函数就利用了这个特性，在这段代码里，create_item()函数的功能是创建新的Item对象。当调用create_item（）函数，如果执行失败函数会把错误信息放到第二个结果中返回。而当函数执行成功时，为了保持返回值统一，函数同样返回错误原因，只是内容为空字符串。

这种做法看上去很自然，但在python世界里，返回错误并非解决此类问题的最佳办法。这是因为这种做法会增加调用方处理错误的成本

MAX_LENGTH_OF_NAME = 10
MAX_ITEMS_QUOTA = 5
def cerate_item(name):
    '''
    接收名称，创建item对象
    :param name: 
    :return: 返回 结果，错误信息。如果执行成功返回错误信息为空
    '''
    if len(name) > MAX_LENGTH_OF_NAME:
        return None, 'name of item is too long'
    if len(get_current_items()) > MAX_ITEMS_QUOTA:
        return None, 'item is full'
    # 当执行成功后返回结果和空错误信息
    return Item(name), ''

python有完善的异常处理机制，在某种程度上鼓励我们使用异常，所以用异常来处理错误才是更地道的做法。

通过引入自定义异常类，上面的代码可以改成下面的样子

MAX_LENGTH_OF_NAME = 10
MAX_ITEMS_QUOTA = 5
Item = []

def get_current_items():
    return len(Item)

# 创建自定义异常类
class CreateItemError(Exception):
    pass


def create_item_except(name):
    if len(name) > MAX_LENGTH_OF_NAME:
    	# 向上抛出异常信息
        raise CreateItemError('name of item is too long')
    if len(get_current_items()) > MAX_ITEMS_QUOTA:
        raise CreateItemError('item is full')
    return Item(name), ''


def create_from_input():
    name = input()
    try:
        item = create_item_except(name)
    except CreateItemError as e:
        print(f'create item failed: {e}')
    else:
        print(f'item<{name}> created')

create_from_input()

#运行结果
create item failed: name of item is too long

用抛出异常代替返回错误后，整个代码结构看上去变化不大但细节上改变非常多。

新函数拥有更稳定的返回值类型，他永远只会返回Item类型或是抛出异常。
不同于返回值，异常在被捕获前会不断往调用栈上层汇报。因此create_item()的直接调用方可以完全不用处理CreateItemError，而交由更上层处理。异常的这个特点给了我们更多灵活性，但同时也带来了风险。假如程序缺少一个顶级的统一异常处理逻辑，那么某个被所有人忽略的异常可能会层层上报，最终弄垮整个程序。
虽然我们鼓励使用异常，但异常总是不可避免的然人感到“惊讶”所以最好在函数文档里说明可能抛出的异常类型。