python-异常处理、模块化

异常处理

异常Exception

错误 Error ：错误是可以避免的
逻辑错误：算法写错了，加法写成了减法
笔误：变量名写错了，语法错误
函数或类使用错误，其实这也属于逻辑错误

异常 Exception ：异常不可能避免
本意就是意外情况
这有个前提，没有出现上面说的错误，也就是说程序写的没有问题，但是在某些情况下，会出现一些意外，导致程序无法正常的执行下去。
例如open函数操作一个文件，文件不存在，或者创建一个文件时已经存在了，或者访问一个网络文件，突然断网了，这就是异常，是个意外的情况。

错误和异常
在高级编程语言中，一般都有错误和异常的概念，异常是可以捕获，并被处理的，但是错误是不能被捕获的。

产生异常

产生：

raise 语句显式的抛出异常
Python解释器自己检测到异常并引发它

程序会在异常抛出的地方中断执行，如果不捕获，就会提前结束程序（其实是终止当前线程的执行）

raise语句
raise后什么都没有，表示抛出最近一个被激活的异常，如果没有，则抛类型异常。这种方式很少用。

raise后要求应该是BaseException类的子类或实例，如果是类，将被无参实例化。

异常类及继承层次

# Python异常的继承
 
BaseException
 +-- SystemExit
 +-- KeyboardInterrupt
 +-- GeneratorExit
 +-- Exception
      +-- RuntimeError
      |    +-- RecursionError
      +-- MemoryError
      +-- NameError
      +-- StopIteration
      +-- StopAsyncIteration
      +-- ArithmeticError
      |    +-- FloatingPointError
      |    +-- OverflowError
      |    +-- ZeroDivisionError
      +-- LookupError
      |    +-- IndexError
      |    +-- KeyError
      +-- SyntaxError
      +-- OSError
      |    +-- BlockingIOError
      |    +-- ChildProcessError
      |    +-- ConnectionError
      |    |    +-- BrokenPipeError
      |    |    +-- ConnectionAbortedError
      |    |    +-- ConnectionRefusedError
      |    |    +-- ConnectionResetError
      |    +-- FileExistsError
      |    +-- FileNotFoundError
      |    +-- InterruptedError
      |    +-- IsADirectoryError
      |    +-- NotADirectoryError
      |    +-- PermissionError
      |    +-- ProcessLookupError
      |    +-- TimeoutError

BaseException及子类

BaseException
所有内建异常类的基类是BaseException

SystemExit
sys.exit(n)函数引发的异常，异常不捕获处理，就直接交给Python解释器，解释器退出。n=0,正常退出，n=1异常退出。

如果except语句捕获了该异常，则继续向后面执行，如果没有捕获住该异常SystemExit，解释器直接退出程序。

import sys
 
print('before')
sys.exit(1)
print('SysExit')
print('outer') # 不执行

# 捕获这个异常
import sys
try:
    sys.exit(1)
except SystemExit: # 换成Exception
    print('SysExit')
print('outer') # 执行

KeyboardInterrupt
对应的捕获用户中断行为Ctrl + C

try:
    import time
    while True:
        time.sleep(0.5)
        pass
except KeyboardInterrupt:
    print('ctl + c')
print('outer')

Exception及子类

Exception是所有内建的、非系统退出的异常的基类，自定义异常应该继承自它

SyntaxError 语法错误
Python将这种错误也归到异常类下面的Exception下的子类，但是这种错误是不可捕获的

ArithmeticError 所有算术计算引发的异常，其子类有除零异常等

LookupError
使用映射的键或序列的索引无效时引发的异常的基类：IndexError, KeyError

自定义异常
从Exception继承的类

class MyException(Exception):
    pass

try:
    raise MyException()
except MyException: # 捕获自定义异常
    print('catch the exception')

未实现和未实现异常

print(type(NotImplemented))
print(type(NotImplementedError))

#<class 'NotImplementedType'>
#<class 'type'>

NotImplemented是个值，单值，是NotImplementedType的实例

NotImplementedError是类型，是异常，返回type

异常的捕获

try:
    待捕获异常的代码块
except [异常类型]:
    异常的处理代码块

使用了try...except语句块捕捉到了这个异常，异常生成位置之后语句将不再执行，转而执行对应的except部分的语句，最后执行try...except语句块之外的语句。

except 后接异常类型，用来捕获指定类型的异常，except可以捕获多个异常。

捕获规则
捕获是从上到下依次比较，如果匹配，则执行匹配的except语句块
如果被一个except语句捕获，其他except语句就不会再次捕获了
如果没有任何一个except语句捕获到这个异常，则该异常向外抛出

捕获的原则
从小到大，从具体到宽泛

被抛出的异常，应该是异常的实例，使用as子句接收这个抛出的异常。

finally子句

finally
最终，即最后一定要执行的，try...finally语句块中，不管是否发生了异常，都要执行finally的部分

finally中一般放置资源的清理、释放工作的语句，也可以在finally中再次捕捉异常。

异常的传递

def foo1():
    return 1/0

def foo2():
    print('foo2 start')
    foo1()
    print('foo2 stop')

foo2()

foo2调用了foo1，foo1产生的异常，传递到了foo2中。
异常总是向外层抛出，如果外层没有处理这个异常，就会继续向外抛出
如果内层捕获并处理了异常，外部就不能捕获到了
如果到了最外层还是没有被处理，就会中断异常所在的线程的执行。注意整个程序结束的状态返回值。

# 线程中测试异常
import threading
import time
 
 
def foo1():
    return 1/0
 
def foo2():
    time.sleep(3) # 3秒后抛出异常
    print('foo2 start')
    foo1()
    print('foo2 stop')
 
t = threading.Thread(target=foo2)
t.start()
 
while True:
    time.sleep(1)
    print('Everything OK')
    if t.is_alive():
        print('alive')
    else:
        print('dead')

try嵌套

内部捕获不到异常，会向外层传递异常
但是如果内层有finally且其中有return、break语句，则异常就不会继续向外抛出：异常被压制。

try:
    try:
        ret = 1 / 0
    except KeyError as e:
        print(e)
    finally:
        print('inner fin')
except:
    print('outer catch')
finally:
    print('outer fin')

#输出    
#inner fin
#outer catch
#outer fin

异常的捕获的时机

1.立即捕获

需要立即返回一个明确的结果

def parse_int(s):
    try:
        return int(s)
    except:
        return 0
 
print(parse_int('s'))

2.边界捕获

封装产生了边界

例如，写了一个模块，用户调用这个模块的时候捕获异常，模块内部不需要捕获、处理异常，一旦内部处理了，外
部调用者就无法感知了。
例如，open函数，出现的异常交给调用者处理，文件存在了，就不用再创建了，看是否修改还是删除
例如，自己写了一个类，使用了open函数，但是出现了异常不知道如何处理，就继续向外层抛出，一般来说最外
层也是边界，必须处理这个异常了，否则线程退出

else子句

try:
    ret = 1 * 0
except ArithmeticError as e:
    print(e)
else:
    print('OK')
finally:
    print('fin')

else子句
没有任何异常发生，则执行

总结

try:
    <语句>    #运行别的代码
except <异常类>：
    <语句>    # 捕获某种类型的异常
except <异常类> as <变量名>:
    <语句>    # 捕获某种类型的异常并获得对象
else:
    <语句>    #如果没有异常发生
finally:
    <语句>    #退出try时总会执行

try的工作原理

1、如果try中语句执行时发生异常，搜索except子句，并执行第一个匹配该异常的except子句
2、如果try中语句执行时发生异常，却没有匹配的except子句，异常将被递交到外层的try，如果外层不处理这个异
常，异常将继续向外层传递。如果都不处理该异常，则会传递到最外层，如果还没有处理，就终止异常所在的线程
3、如果在try执行时没有发生异常，将执行else子句中的语句
4、无论try中是否发生异常，finally子句最终都会执行。

模块化

Python中只有一种模块对象类型，但是为了模块化组织模块的便利，提供了“包”的概念。模块module，指的是Python的源代码文件。

包package，指的是模块组织在一起的和包名同名的目录及其相关文件。

导入语句

语句	含义
import 模块1，[模块2....]	完全导入
import....as.....	模块别名

import语句

1、找到指定的模块，加载和初始化它，生成模块对象。找不到，抛出ImportError

2、在import所在的作用域的局部命名空间中，增加名称和上一步创建的对象关联。

总结

导入顶级模块，其名称会加入到本地名词空间中，并绑定到其模块对象。

导入非顶层模块，只将其顶级模块名称加入到本地名称空间中。导入的模块必须使用完全限定名称来访问。

如果使用了as，as后的名称直接绑定到导入的模块对象，并将该名称加入到本地名词空间中。