Day 29 异常处理

文章目录

[Day 29 异常处理](#Day 29 异常处理)
- 学习目标
- [1. Python 异常处理机制](#1. Python 异常处理机制)
- - [1.1 try / except 语句骨架](#1.1 try / except 语句骨架)
  - [1.2 try-except-else](#1.2 try-except-else)
  - [1.3 try-except-else-finally](#1.3 try-except-else-finally)
- [2. 常见异常与定位技巧](#2. 常见异常与定位技巧)
- - [2.1 SyntaxError ------ 语法无法被解析](#2.1 SyntaxError —— 语法无法被解析)
  - [2.2 NameError ------ 名称未定义](#2.2 NameError —— 名称未定义)
  - [2.3 TypeError ------ 类型不支持当前操作](#2.3 TypeError —— 类型不支持当前操作)
  - [2.4 ValueError ------ 值合法性问题](#2.4 ValueError —— 值合法性问题)
  - [2.5 IndexError ------ 序列下标越界](#2.5 IndexError —— 序列下标越界)
  - [2.6 KeyError ------ 字典缺少对应键](#2.6 KeyError —— 字典缺少对应键)
  - [2.7 AttributeError ------ 属性不存在](#2.7 AttributeError —— 属性不存在)
  - [2.8 ZeroDivisionError ------ 除数为零](#2.8 ZeroDivisionError —— 除数为零)
  - [2.9 FileNotFoundError ------ 文件路径不存在](#2.9 FileNotFoundError —— 文件路径不存在)
  - [2.10 ModuleNotFoundError ------ 模块未安装或路径错误](#2.10 ModuleNotFoundError —— 模块未安装或路径错误)
- [3. 用 try-except 提升容错](#3. 用 try-except 提升容错)
- - [3.1 未处理异常的样子](#3.1 未处理异常的样子)
  - [3.2 捕获单一异常](#3.2 捕获单一异常)
  - [3.3 捕获不同类型的异常](#3.3 捕获不同类型的异常)
- [4. 多异常、else 与 finally 的综合案例](#4. 多异常、else 与 finally 的综合案例)
- [5. finally 在 ML / DL 项目中的常见场景](#5. finally 在 ML / DL 项目中的常见场景)

Day 29 异常处理

学习目标

理解 Python 异常处理流程（try / except / else / finally）。

知道最常见的报错类型以及触发方式。

能够快速捕获单一或多种异常，并给出兜底策略。

了解 finally 在资源管理、机器学习训练等场景的意义。

1. Python 异常处理机制

当运行时遇到非法状态，Python 会创建一个异常对象并沿调用栈逐层查找"谁来处理它"。如果没有任何代码捕获该异常，程序就会在输出 Traceback 后终止。合理地将可能失败的语句包裹在 try 块中，就能把失败控制在局部，并给出更优雅的退路。

1.1 try / except 语句骨架

try: 放入可能抛出异常的代码。
except: 捕获指定异常类型并给出补救。推荐显式写出异常类。
except Exception as exc: 在调试阶段可以兜底，但要记录 exc，否则容易吞掉真正的 bug。把被捕获的异常对象赋值给变量 exc，方便在 except 块里查看具体信息，例如 print(exc)

python 复制代码

try:
    risky_operation()
except ValueError as exc:
    handle_value_error(exc)
except Exception as exc:
    log.error(exc)
    raise  # 或者给出默认返回值

1.2 try-except-else

else 块只有在 try 中的代码完全成功时才会执行，常用于"主要任务完成后才能执行的后续逻辑"，避免把新的潜在异常包进 try 而被误捕获。

1.3 try-except-else-finally

finally 无论前面发生什么都会运行，适合做资源清理（关闭文件、释放锁、同步日志等）。哪怕在 try 或 except 中提前 return，finally 也一定会执行。

2. 常见异常与定位技巧

遇到 Traceback 时，按"异常类型 → 文件/行号 → 触发语句 → 调用栈"顺序阅读，就能快速归因。以下列出常见异常及最容易忽略的细节。

2.1 SyntaxError ------ 语法无法被解析

解释器在执行前就发现语法不合法，比如缺少冒号、括号、或者表达式中断。
解决方式：对照报错行重新检查缩进、符号是否成对。

python 复制代码

print("--- SyntaxError 示例，取消注释体验 ---")
# 示例 a: 缺少冒号
# def my_function()
#     print("Hello")

# 示例 b: 非法表达式
# x = 5 +
# print(x)

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--- SyntaxError 示例，取消注释体验 ---

2.2 NameError ------ 名称未定义

使用了还未声明的变量/函数，或简单的拼写错误。
先检查作用域，其次确认变量名是否输入正确。

python 复制代码

print("--- NameError 示例，取消注释体验 ---")
# 示例 a: 变量未定义
# print(some_undefined_variable)

# 示例 b: 打错变量名
# print(my_lisst) # 变量名拼写错误

复制代码

--- NameError 示例，取消注释体验 ---

2.3 TypeError ------ 类型不支持当前操作

常见于不同类型直接相加、将不可调用对象当作函数等。
关注操作两侧的真实类型，可借助 type() 调试。

python 复制代码

print("--- TypeError 示例，取消注释体验 ---")
# print("Age: " + 25) # 字符串和整数
# my_number = 10
# my_number() # 尝试像函数一样调用一个整数

复制代码

--- TypeError 示例，取消注释体验 ---

2.4 ValueError ------ 值合法性问题

参数类型正确，但取值不符合要求，比如把无效字符串转成数字。
仔细查看报错信息中给出的"非法值"。

python 复制代码

print("--- ValueError 示例，取消注释体验 ---")
# my_string = "12.34.56"
# number = float(my_string) # '12.34.56' 不是一个有效的浮点数表示

复制代码

--- ValueError 示例，取消注释体验 ---

2.5 IndexError ------ 序列下标越界

访问不存在的索引。对列表、元组、字符串都适用。
打印 len(container) 或者使用切片保护。

python 复制代码

print("--- IndexError 示例，取消注释体验 ---")
# animals = ("cat", "dog")
# print(animals[2])

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--- IndexError 示例，取消注释体验 ---

2.6 KeyError ------ 字典缺少对应键

访问字典中不存在的 key。
可用 dict.get(key) 提供默认值，或在访问前 if key in dict.

python 复制代码

print("--- KeyError 示例，取消注释体验 ---")
# grades = {"math": 92, "science": 88}
# print(grades["history"])

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--- KeyError 示例，取消注释体验 ---

2.7 AttributeError ------ 属性不存在

对象不具备该属性/方法，常见于把其他语言的习惯带到 Python。
通过 dir(obj) 或查阅文档确认真实 API。

python 复制代码

print("--- AttributeError 示例，取消注释体验 ---")
# 示例a
# a_string = "hello"
# print(a_string.length) # 字符串长度用 len(a_string)，不是 .length 属性

# 示例b
# import numpy as np
# arr = np.array([1,2,3])
# print(arr.non_existent_attribute)

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--- AttributeError 示例，取消注释体验 ---

2.8 ZeroDivisionError ------ 除数为零

任何数字除以 0 都会触发。
在接收用户输入时务必先判断分母。

python 复制代码

print("--- ZeroDivisionError 示例，取消注释体验 ---")
# value = 10 / 0

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--- ZeroDivisionError 示例，取消注释体验 ---

2.9 FileNotFoundError ------ 文件路径不存在

读取/写入路径错误，或文件尚未生成。
使用 Path(path).resolve() 看看最终路径，必要时加上 exist_ok。

python 复制代码

print("--- FileNotFoundError 示例，取消注释体验 ---")
# import pandas as pd
# pd.read_csv("missing.csv")

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--- FileNotFoundError 示例，取消注释体验 ---

2.10 ModuleNotFoundError ------ 模块未安装或路径错误

第三方库未安装 / 虚拟环境没激活 / 自定义模块不在 sys.path。
依赖管理一定要靠 requirements.txt 或环境管理器记录。

python 复制代码

print("--- ModuleNotFoundError 示例，取消注释体验 ---")
# import imaginary_package

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--- ModuleNotFoundError 示例，取消注释体验 ---

3. 用 try-except 提升容错

将最容易失败的语句圈出来，在 except 中决定"回退策略/报警/给默认值"。不要等到模型训练了一小时才因为一个可控的输入异常崩掉。

3.1 未处理异常的样子

下面的代码一旦分母为 0，就会直接中断程序。

python 复制代码

print("--- 未捕获异常示例，可自行取消注释 ---")
# numerator = 10
# denominator = 0
# result = numerator / denominator
# print(result)

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--- 未捕获异常示例，可自行取消注释 ---

3.2 捕获单一异常

捕获特定异常类可以给用户更友好的提示，并在需要时提供默认值。

python 复制代码

print("--- try-except 捕获 ZeroDivisionError ---")
numerator = 10
denominator = 0

try:
    print("尝试进行除法运算...")
    result = numerator / denominator
except ZeroDivisionError as exc:
    print(f"无法计算：{exc}，采用默认值 0")
    result = 0
else:
    print(f"除法成功，结果为 {result}")
finally:
    print("无论成功失败都能走到这里")

print(f"最终结果: {result}")

复制代码

--- try-except 捕获 ZeroDivisionError ---
尝试进行除法运算...
无法计算：division by zero，采用默认值 0
无论成功失败都能走到这里
最终结果: 0

3.3 捕获不同类型的异常

可以在同一个 try 后面写多个 except，每个分支处理不同错误，必要时记录日志并将异常上抛。

python 复制代码

print("--- try-except 处理 TypeError ---")
x = "Total items: "
y = 5

try:
    print("尝试拼接字符串和数字...")
    message = x + y
except TypeError:
    message = x + str(y)
    print("捕获到类型不匹配，自动把数字转成字符串。")
else:
    print("直接拼接成功。")

print(message)

复制代码

--- try-except 处理 TypeError ---
尝试拼接字符串和数字...
捕获到类型不匹配，自动把数字转成字符串。
Total items: 5

4. 多异常、else 与 finally 的综合案例

在生产代码中，我们往往需要：

同时捕获不同类型的异常。
仅在所有校验都通过时执行后续逻辑（else）。
在任何情况下都释放资源或写入日志（finally）。

python 复制代码

print("--- 解析占比字符串，展示多异常 + else + finally ---")

def parse_ratio(text):
    print(f"尝试解析: {text}")
    file_handle = open("temp.log", "a", encoding="utf-8")
    try:
        numerator, denominator = text.split(":")
        ratio = int(numerator) / int(denominator)
    except ValueError as exc:
        file_handle.write(f"ValueError: {exc}")
        print("格式有误，请提供 '数字:数字' 格式。")
        return None
    except ZeroDivisionError:
        file_handle.write("ZeroDivisionError: 除数为 0")
        print("分母不能为 0。")
        return None
    else:
        print(f"解析成功，结果为 {ratio:.2f}")
        return ratio
    finally:
        file_handle.write("parse_ratio 调用结束")
        file_handle.close()
        print("日志文件已关闭。")

parse_ratio("45:15")
parse_ratio("42:0")
parse_ratio("bad-input")

复制代码

--- 解析占比字符串，展示多异常 + else + finally ---
尝试解析: 45:15
解析成功，结果为 3.00
日志文件已关闭。
尝试解析: 42:0
分母不能为 0。
日志文件已关闭。
尝试解析: bad-input
格式有误，请提供 '数字:数字' 格式。
日志文件已关闭。

5. finally 在 ML / DL 项目中的常见场景

写日志：训练成功与否都要 flush/close 日志句柄，防止记录缺失。
释放显存/锁资源：特别是在多进程训练或需要显式释放 GPU handle 的框架中。
回滚配置：训练前临时修改了随机种子、环境变量，需要恢复全局状态。
保存中间状态：长时间训练被中断时，把 checkpoint 或统计信息落盘。
关闭数据库/消息队列连接：无论是否发生异常，连接都必须回收。

@浙大疏锦行