Мастерство обработки исключений в Python: эффективное использование try, except, finally и raise

Что такое обработка исключений в Python?

Исключение — это ошибка, возникающая во время выполнения программы. Однако, пока программа работает, Python генерирует исключение, которое должно быть обработано, чтобы предотвратить аварийное завершение. В языке Python исключения возникают автоматически при ошибках, или их можно инициировать и перехватывать вашим кодом.

Исключение указывает на то, что, хотя событие может произойти, этот тип события случается редко. Когда метод не может обработать исключение, оно передаётся в вызывающую функцию. В конечном счёте, если исключение выбрасывается из главной функции, программа завершается аварийно.

В этом уроке по обработке исключений в Python вы узнаете:

• Что такое исключение в Python?
• Распространённые примеры исключений
• Зачем использовать исключения?
• Правила исключений
• Механизм обработки исключений в Python
• Оператор try в Python
• Оператор catch в Python
• Оператор raise в Python
• Важные ошибки Python
• Другие важные исключения Python
• Ошибка против исключений

Распространённые примеры исключений:

• Деление на ноль
• Доступ к несуществующему файлу
• Сложение двух несовместимых типов
• Попытка доступа к несуществующему индексу последовательности
• Удаление таблицы от отключённого сервера базы данных
• Снятие со счёта в банкомате суммы, превышающей доступный баланс

Зачем использовать исключения?

Вот причины использования исключений в Python:

• Обработка исключений позволяет отделить код обработки ошибок от нормального кода.
• Исключение — объект Python, представляющий ошибку.
• Как комментарии в коде, исключения помогают напомнить, чего ожидает программа.
• Оно проясняет код и повышает читаемость.
• Позволяет стимулировать последствия, так как обработка ошибок происходит в одном месте и единообразно.
• Исключение — удобный метод для обработки сообщений об ошибках.
• В Python можно вызвать исключение в программе с помощью метода raise.
• Вызов исключения помогает прервать текущее выполнение кода и вернуть исключение обратно до его обработки.
• Обработка исключений для компонентов, которые не могут обработать их напрямую.

Правила исключений

Вот основные правила обработки исключений в Python:

• Исключения должны быть объектами классов
• Для классовых исключений можно использовать оператор try с блоком except, указывающим конкретный класс.
• Даже если инструкция или выражение синтаксически корректны, они могут выдать ошибку при попытке выполнения.
• Ошибки, найденные во время выполнения, называются исключениями, и они не безусловно фатальны.

Механизм обработки исключений в Python

Обработка исключений управляется следующими 5 ключевыми словами:

1. try
2. except (catch)
3. finally
4. raise (throw)

Оператор try в Python

Оператор try включает ключевое слово try, за которым следует двоеточие (:) и блок кода, в котором могут возникнуть исключения. У него один или несколько блоков except.

Во время выполнения try, если исключений не возникло, интерпретатор игнорирует обработчики исключений для этого конкретного try.

Если же исключение возникает в блоке try, блок try завершается, и управление передаётся соответствующему блоку except, следующему за try.

Синтаксис:
try:
    statement(s)

Оператор except (catch)

Блоки except принимают один аргумент за раз — тип исключения, который они могут перехватить. Эти аргументы могут варьироваться от конкретного типа исключения до общего категории исключений.

Правила для блока except:

• Блок except определяется ключевым словом except
• Параметр исключения всегда заключён в скобки
• Он всегда представляет тип исключения, который обрабатывает блок
• Код обработки исключения пишется между двумя фигурными скобками {}
• Можно разместить несколько блоков except в одном блоке try
• Блок except можно использовать только после блока try
• Все блоки except должны быть упорядочены от подкласса к суперклассу исключения

Пример:

try {
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    System.err.printin("Caught first " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
    System.err.printin("Caught second " + e.getMessage());
}

Оператор finally в Python

Блок finally всегда выполняется независимо от того, было ли выброшено исключение или нет. Ключевое слово finally позволяет создать блок кода, следующий за блоком try-catch.

Блок finally опционален. Он предназначен для определения действий очистки, которые должны выполняться во всех условиях.

try:
    raise KeyboardInterrupt
finally:
    print('welcome, world!')
# Output:
# Welcome, world!
# KeyboardInterrupt

Блок finally выполняется перед завершением try.

Оператор raise в Python

Оператор raise указывает аргумент, инициализирующий объект исключения. Здесь после имени исключения следует запятая, и аргумент или кортеж аргументов, следующих за запятой.

Синтаксис:

raise [Exception [, args [, traceback]]]

В этом синтаксисе аргумент опционален, и во время выполнения значение аргумента исключения всегда равно none.

Пример:

Исключение Python может быть любым значением: строкой, классом, числом или объектом. Большинство исключений, вызываемых ядром Python, являются классами с аргументом, являющимся экземпляром класса.

Важные ошибки Python

Тип ошибки	Описание
ArithmeticError	Базовый класс для всех арифметических исключений. Вызывается при ошибках в арифметических операциях.
ImportError	Вызывается при попытке импорта несуществующего модуля. Возникает при опечатке в имени модуля или если модуль не в стандартном пути.
IndexError	Вызывается при обращении к последовательности за пределами диапазона.
KeyError	Когда конкретный ключ не найден в словаре, вызывается KeyError.
NameError	Вызывается, когда имя используется в коде, но никогда не существовало в локальном или глобальном пространстве имён.
ValueError	Вызывается, когда функция или встроенная операция получает аргумент правильного типа, но неподходящего значения.
EOFError	Возникает, когда одна из встроенных функций (input() или raw_input()) достигает EOF без чтения данных.
ZeroDivisionError	Вызывается при делении или взятии остатка от деления на ноль для всех числовых типов.
IOError	Вызывается при неудачной операции ввода/вывода.
SyntaxError	Вызывается при ошибке в синтаксисе Python.
IndentationError	Вызывается при неправильно определённых отступах.

Другие важные исключения Python

Исключение	Описание
ArithmeticException	Арифметическая ошибка, например деление на ноль.
ArrayIndexOutOfBoundsException	Индекс массива вне границ.
ArrayStoreException	Присваивание элементу массива несовместимого типа.
ClassCastException	Неверное приведение типа.
IllegalMonitorStateException	Незаконная операция монитора, например ожидание на разблокированном потоке.
IllegalStateException	Окружение или приложение в неправильном состоянии.
ClassNotFoundException	Класс не найден.
CloneNotSupportedException	Попытка клонировать объект, не реализующий интерфейс Cloneable.
IllegalAccessException	Доступ к классу запрещён.
InstantiationException	Возникает при попытке создать объект интерфейса или абстрактного класса.
CloneNotSupportedException	Попытка клонировать объект, не реализующий интерфейс.

Ошибка против Исключений

Ошибка	Исключения
Все ошибки в Python — непроверяемые (unchecked).	Исключения включают как проверяемые, так и непроверяемые типы.
Ошибки происходят во время выполнения, неизвестные компилятору.	Исключения можно восстановить, обрабатывая их с помощью блоков try-catch.
Ошибки в основном вызваны средой, в которой работает приложение.	Само приложение вызывает исключения.
Примеры: OutOfMemoryError	Примеры: Checked Exceptions, SQL exception, NullPointerException и т.д.

Резюме

• Исключение — ошибка, возникшая во время выполнения программы.
• Исключение указывает на то, что, хотя событие может произойти, этот тип события случается редко.
• Распространённые примеры: 1) Деление на ноль, 2) Доступ к несуществующему файлу, 3) Сложение несовместимых типов.
• Исключение — объект Python, представляющий ошибку.
• Оператор try включает try, двоеточие и блок кода, где могут возникнуть исключения. Имеет один или несколько блоков except.
• Блоки except принимают один аргумент — тип исключения для перехвата.
• Оператор raise указывает аргумент, инициализирующий объект исключения.
• Блок finally всегда выполняется независимо от выброса исключения.