🐍 Python Day17：异常处理 — 让程序不再崩溃
🕐 预计用时：2-3 小时 ｜ 🎯 目标：掌握 try/except/else/finally、自定义异常、常见异常类型
📖 今日目录
- try / except / else / finally 完整结构
1. 什么是异常？
异常是程序运行时的"意外事件"——不是语法错误，而是执行过程中出了问题。
# 语法错误（SyntaxError）：代码写错了，运行前就被拦截
# print("hello" # ❌ 缺少右括号
# 异常（Exception）：代码语法正确，但运行时出错
print(10 / 0) # ❌ ZeroDivisionError: division by zero
# 没有异常处理：程序直接崩溃
print("程序开始")
result = 10 / 0 # 💥 崩溃！后面的代码不会执行
print("程序结束") # ← 不会运行
# 有异常处理：程序优雅地处理错误
print("程序开始")
try:
result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
print("❌ 错误：不能除以零！")
print("程序结束") # ← 正常运行
# 输出：
# 程序开始
# ❌ 错误：不能除以零！
# 程序结束
2. try / except：捕获异常
📖 基本语法
# try 块里放可能出错的代码
# except 块里放出错后怎么处理
try:
num = int(input("请输入一个数字: "))
result = 100 / num
print(f"100 / {num} = {result}")
except ValueError:
print("❌ 输入的不是数字！")
except ZeroDivisionError:
print("❌ 不能除以零！")
🔍 获取异常信息
# 用 as 关键字获取异常对象
try:
num = int("abc")
except ValueError as e:
print(f"错误类型: {type(e).__name__}")
print(f"错误信息: {e}")
print(f"错误参数: {e.args}")
# 输出：
# 错误类型: ValueError
# 错误信息: invalid literal for int() with base 10: 'abc'
# 错误参数: ("invalid literal for int() with base 10: 'abc'",)
# 文件操作中的异常处理
try:
with open("不存在的文件.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
content = f.read()
except FileNotFoundError as e:
print(f"❌ 文件不存在: {e}")
print("将创建新文件...")
with open("不存在的文件.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
f.write("这是新创建的文件\n")
3. 捕获多种异常
📋 方式一：多个 except
# 每种异常单独处理
try:
data = {"name": "张三"}
num = int(input("输入数字: "))
result = data["age"] / num
except ValueError:
print("❌ 输入不是数字")
except ZeroDivisionError:
print("❌ 不能除以零")
except KeyError as e:
print(f"❌ 键不存在: {e}")
📋 方式二：合并捕获
# 多种异常，同一种处理方式
try:
num = int(input("输入数字: "))
result = 100 / num
except (ValueError, ZeroDivisionError) as e:
print(f"❌ 出错了: {e}")
📋 方式三：万能捕获
# ⚠️ 不推荐：捕获所有异常（会掩盖 bug）
try:
# 一堆可能出错的代码
result = 10 / 0
except Exception as e:
print(f"❌ 出错了: {type(e).__name__}: {e}")
# ❌ 千万不要这样写！
# except: ← 裸 except，比 Exception 更危险
# pass ← 静默吞掉所有异常，bug 永远找不到
⚠️ 异常捕获的原则：
1. 尽量捕获具体的异常，而不是 Exception
2. 不要用裸 except（不带异常类型的 except）
3. 不要用 pass 静默吞掉异常（至少要记日志）
4. 让程序崩溃有时候比静默失败更好——至少你知道出错了
4. try / except / else / finally 完整结构
try:
# 可能出错的代码
num = int(input("输入数字: "))
result = 100 / num
except ValueError:
# 出错时执行（特定异常）
print("❌ 不是数字")
except ZeroDivisionError:
# 出错时执行（特定异常）
print("❌ 不能除以零")
except Exception as e:
# 出错时执行（其他异常）
print(f"❌ 未知错误: {e}")
else:
# 没有出错时执行 ✅
print(f"✅ 结果: {result}")
finally:
# 无论如何都会执行 ✅（清理工作）
print("🔄 处理完毕")
🔍 执行流程图
# 实际示例：安全的文件读取
def safe_read_file(filename):
"""安全读取文件，带完整异常处理"""
f = None
try:
f = open(filename, "r", encoding="utf-8")
content = f.read()
except FileNotFoundError:
print(f"❌ 文件不存在: {filename}")
return None
except PermissionError:
print(f"❌ 没有权限读取: {filename}")
return None
except UnicodeDecodeError:
print(f"❌ 编码错误: {filename}（尝试其他编码）")
return None
except Exception as e:
print(f"❌ 未知错误: {e}")
return None
else:
print(f"✅ 成功读取 {len(content)} 个字符")
return content
finally:
if f:
f.close()
print("🔄 文件操作完成")
# with 语句版（更简洁）
def safe_read_file_v2(filename):
"""更简洁的写法（with 自动关闭）"""
try:
with open(filename, "r", encoding="utf-8") as f:
return f.read()
except FileNotFoundError:
print(f"❌ 文件不存在: {filename}")
return None
💡 finally 的典型用途：
1. 关闭文件/数据库连接
2. 释放锁
3. 记录日志
4. 清理临时文件
一句话：finally = 无论成功失败都要做的事。
5. 常见异常类型大全
| | |
|---|
ValueError | | int("abc") |
TypeError | | "a" + 1 |
KeyError | | {}["key"] |
IndexError | | [][0] |
ZeroDivisionError | | 1/0 |
FileNotFoundError | | open("x.txt") |
PermissionError | | |
AttributeError | | "a".foo() |
NameError | | print(x) |
ImportError | | import xxx |
StopIteration | | next(iter([])) |
OverflowError | | math.exp(1000) |
RecursionError | | |
KeyboardInterrupt | | |
# 常见异常演示
# ValueError
try:
num = int("hello")
except ValueError as e:
print(f"ValueError: {e}")
# KeyError
try:
d = {"name": "张三"}
print(d["age"])
except KeyError as e:
print(f"KeyError: 键 {e} 不存在")
# IndexError
try:
lst = [1, 2, 3]
print(lst[10])
except IndexError as e:
print(f"IndexError: {e}")
# AttributeError
try:
s = "hello"
s.push("!")
except AttributeError as e:
print(f"AttributeError: {e}")
# FileNotFoundError
try:
open("ghost.txt")
except FileNotFoundError:
print("FileNotFoundError: 文件不存在")
🏗️ 异常继承层级（了解即可）
BaseException
├── KeyboardInterrupt # Ctrl+C
├── SystemExit # sys.exit()
└── Exception # 所有常规异常的父类
├── ValueError
├── TypeError
├── KeyError
├── IndexError
├── ZeroDivisionError
├── FileNotFoundError → OSError
├── PermissionError → OSError
├── AttributeError
├── NameError
├── ImportError
└── ...
# 捕获 Exception = 捕获所有常规异常（不包括 KeyboardInterrupt 等）
6. 自定义异常
当内置异常不够用时，创建你自己的异常类。
# 自定义异常：继承 Exception
class AgeError(Exception):
"""年龄不合法异常"""
def __init__(self, age, message="年龄必须在 0-150 之间"):
self.age = age
self.message = message
super().__init__(self.message)
def __str__(self):
return f"{self.message}（实际值: {self.age}）"
class InsufficientFundsError(Exception):
"""余额不足异常"""
def __init__(self, balance, amount):
self.balance = balance
self.amount = amount
self.deficit = amount - balance
super().__init__(f"余额不足：需要 {amount}，余额 {balance}，差额 {self.deficit}")
# 使用自定义异常
def set_age(age):
if age < 0 or age > 150:
raise AgeError(age)
print(f"年龄设置为: {age}")
def withdraw(balance, amount):
if amount > balance:
raise InsufficientFundsError(balance, amount)
return balance - amount
# 捕获自定义异常
try:
set_age(200)
except AgeError as e:
print(f"❌ {e}")
print(f" 无效年龄: {e.age}")
try:
new_balance = withdraw(100, 250)
except InsufficientFundsError as e:
print(f"❌ {e}")
print(f" 差额: {e.deficit}")
🎯 raise：主动抛出异常
# raise 主动抛出异常
def divide(a, b):
if not isinstance(a, (int, float)) or not isinstance(b, (int, float)):
raise TypeError("参数必须是数字")
if b == 0:
raise ZeroDivisionError("除数不能为零")
return a / b
# 调用者处理
try:
result = divide("10", 2)
except TypeError as e:
print(f"❌ {e}")
try:
result = divide(10, 0)
except ZeroDivisionError as e:
print(f"❌ {e}")
💡 什么时候自定义异常？
1. 内置异常无法准确描述你的错误
2. 需要携带额外信息（如余额、差额）
3. 构建框架/库，需要异常层级
4. 业务逻辑错误（如密码错误、权限不足）
7. 异常链与 raise from
# 异常链：保留原始异常信息
def read_config(filename):
try:
with open(filename, "r") as f:
import json
return json.load(f)
except FileNotFoundError as e:
# raise from 保留原始异常
raise RuntimeError(f"配置文件加载失败: {filename}") from e
except json.JSONDecodeError as e:
raise RuntimeError(f"配置文件格式错误: {filename}") from e
try:
config = read_config("不存在.json")
except RuntimeError as e:
print(f"❌ {e}")
print(f" 原因: {e.__cause__}")
# 抑制异常链
try:
num = int("abc")
except ValueError:
raise RuntimeError("转换失败") # 自动链式关联
# raise RuntimeError("转换失败") from None # 抑制链式关联
8. 实战练习
🎯 练习 1：安全输入验证器
def safe_input(prompt, type_func=str, validator=None, error_msg="输入无效"):
"""
安全的输入函数：自动处理异常
参数:
prompt: 提示信息
type_func: 类型转换函数（int/float/str）
validator: 验证函数（返回 bool）
error_msg: 错误提示
"""
while True:
try:
value = type_func(input(prompt))
if validator and not validator(value):
print(f"❌ {error_msg}")
continue
return value
except ValueError:
print(f"❌ 请输入有效的{type_func.__name__}类型")
except KeyboardInterrupt:
print("\n👋 用户取消")
return None
# 使用
age = safe_input(
"请输入年龄: ",
type_func=int,
validator=lambda x: 0 < x < 150,
error_msg="年龄必须在 0-150 之间"
)
if age is not None:
print(f"✅ 年龄: {age}")
score = safe_input(
"请输入成绩: ",
type_func=float,
validator=lambda x: 0 <= x <= 100,
error_msg="成绩必须在 0-100 之间"
)
if score is not None:
print(f"✅ 成绩: {score}")
🎯 练习 2：数据库模拟器（异常驱动）
class DatabaseError(Exception):
"""数据库基础异常"""
pass
class RecordNotFoundError(DatabaseError):
"""记录未找到"""
def __init__(self, table, key):
self.table = table
self.key = key
super().__init__(f"在 {table} 中未找到记录: {key}")
class DuplicateKeyError(DatabaseError):
"""键重复"""
def __init__(self, table, key):
self.table = table
self.key = key
super().__init__(f"在 {table} 中键已存在: {key}")
class MiniDB:
"""简易内存数据库"""
def __init__(self):
self.tables = {}
def create_table(self, name):
if name in self.tables:
raise DatabaseError(f"表已存在: {name}")
self.tables[name] = {}
print(f"✅ 创建表: {name}")
def insert(self, table, key, value):
if table not in self.tables:
raise DatabaseError(f"表不存在: {table}")
if key in self.tables[table]:
raise DuplicateKeyError(table, key)
self.tables[table][key] = value
print(f"✅ 插入: {table}[{key}] = {value}")
def get(self, table, key):
if table not in self.tables:
raise DatabaseError(f"表不存在: {table}")
if key not in self.tables[table]:
raise RecordNotFoundError(table, key)
return self.tables[table][key]
def update(self, table, key, value):
if table not in self.tables:
raise DatabaseError(f"表不存在: {table}")
if key not in self.tables[table]:
raise RecordNotFoundError(table, key)
self.tables[table][key] = value
print(f"✅ 更新: {table}[{key}] = {value}")
def delete(self, table, key):
if table not in self.tables:
raise DatabaseError(f"表不存在: {table}")
if key not in self.tables[table]:
raise RecordNotFoundError(table, key)
del self.tables[table][key]
print(f"✅ 删除: {table}[{key}]")
# 使用
db = MiniDB()
db.create_table("users")
db.insert("users", "u001", {"name": "张三", "age": 25})
db.insert("users", "u002", {"name": "李四", "age": 30})
# 正常查询
user = db.get("users", "u001")
print(f"查询结果: {user}")
# 异常处理
try:
db.insert("users", "u001", {"name": "重复"}) # 重复键
except DuplicateKeyError as e:
print(f"❌ {e}")
try:
db.get("users", "u999") # 不存在
except RecordNotFoundError as e:
print(f"❌ {e}")
try:
db.get("orders", "o001") # 表不存在
except DatabaseError as e:
print(f"❌ {e}")
🎯 练习 3：重试装饰器
import time
def retry(max_attempts=3, delay=1, exceptions=(Exception,)):
"""
重试装饰器：函数出错时自动重试
参数:
max_attempts: 最大重试次数
delay: 重试间隔（秒）
exceptions: 需要重试的异常类型
"""
def decorator(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
last_exception = None
for attempt in range(1, max_attempts + 1):
try:
return func(*args, **kwargs)
except exceptions as e:
last_exception = e
print(f" ⚠️ 第 {attempt} 次失败: {e}")
if attempt < max_attempts:
print(f" ⏳ {delay}秒后重试...")
time.sleep(delay)
raise last_exception
return wrapper
return decorator
# 模拟不稳定的网络请求
import random
@retry(max_attempts=3, delay=0.5, exceptions=(ConnectionError, TimeoutError))
def fetch_data(url):
"""模拟网络请求"""
if random.random() < 0.7: # 70% 概率失败
raise ConnectionError(f"连接超时: {url}")
return {"status": "ok", "data": [1, 2, 3]}
# 测试
try:
result = fetch_data("https://api.example.com/data")
print(f"✅ 请求成功: {result}")
except ConnectionError as e:
print(f"❌ 所有重试都失败: {e}")
9. 今日小结
| |
|---|
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| |
| 多个 except / 合并捕获 / Exception 兜底 |
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| |
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| |
| raise from |
🧠 记忆口诀：
try 放可能出错码，except 捕获来善后。
else 没错才执行，finally 一定跑。
raise 抛出自定义，as e 拿到错误码。
具体异常具体捕，裸 except 是毒药。
🔮 预告： Day 18 模块与包 — import、__name__、pip 安装第三方库。代码组织的下一步！
