11 · 异常处理与日志

导语：程序不会总按你设想的方式运行------文件可能不存在，用户可能输入了字母而不是数字，网络可能超时。写程序不是祈祷不出错，而是主动处理错误、留下可排查的痕迹。这一篇讲异常处理（try/except）和日志（logging），让你的程序健壮、可维护。

1. 为什么需要异常处理

先看一个「一碰就碎」的程序：

python 复制代码

number = int(input("请输入一个数字："))
print(f"你输入的是 {number}")

用户一旦输入 abc，程序立刻崩溃：

text 复制代码

ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'abc'

这个 ValueError 就是异常（exception）------程序运行时抛出的错误信号。不处理它，程序就终止。处理它，程序就能优雅地应对：

python 复制代码

try:
    number = int(input("请输入一个数字："))
    print(f"你输入的是 {number}")
except ValueError:
    print("输入的不是数字，请重新运行。")

💡 转行速览 ：try/except 对应 Java 的 try/catch、JS 的 try/catch，但 Python 的 except 可以按类型精准捕获，且异常处理风格更简洁。

2. 核心概念

2.1 try / except / else / finally

四个关键字各司其职：

python 复制代码

def read_config(path):
    try:
        f = open(path, encoding="utf-8")   # 可能抛 FileNotFoundError
    except FileNotFoundError:
        print(f"文件不存在：{path}")
    else:
        content = f.read()                 # 没有异常才执行
        f.close()
        return content
    finally:
        print("无论成功失败，都会执行到这里")

try：放「可能出错」的代码。
except：捕获并处理具体类型的异常。
else：try 块没出错才执行（常用于「成功后的收尾」）。
finally：无论是否异常都执行（常用于释放资源，如关文件、关连接）。

2.2 捕获具体异常 vs 裸 except

python 复制代码

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:      # 只捕获「除零」这一种
    print("不能除以零")

永远别用裸 except: ------它会吞掉所有异常，包括 KeyboardInterrupt（Ctrl+C）、SystemExit 等，掩盖真实 bug：

python 复制代码

# 🚫 反面示例：裸 except 吞掉一切，错误无从排查
try:
    do_something()
except:
    pass

2.3 raise 与自定义异常

主动抛出异常用 raise；也可以自定义异常类：

python 复制代码

class InsufficientFundsError(Exception):
    """余额不足的自定义异常。"""
    pass

def withdraw(balance, amount):
    if amount > balance:
        raise InsufficientFundsError(f"余额不足：需要 {amount}，只有 {balance}")
    return balance - amount

try:
    withdraw(100, 200)
except InsufficientFundsError as e:
    print(f"取款失败：{e}")
# 输出：取款失败：余额不足：需要 200，只有 100

自定义异常继承自 Exception，让你的业务错误和系统错误区分开，调用方可以精确捕获。

2.4 常见内置异常

异常	触发场景
`ValueError`	值类型对但内容不对（如 `int("abc")`）
`KeyError`	字典访问不存在的键
`TypeError`	类型不匹配（如 `1 + "a"`）
`FileNotFoundError`	打开不存在的文件
`IndexError`	列表下标越界
`ZeroDivisionError`	除以零

捕获的异常越具体越好 ------except ValueError 比 except Exception 更精准，不会误伤其他错误。

3. logging：专业的日志模块

3.1 为什么不用 print 调试

print 调试有三大问题：

分不清级别：所有输出混在一起，看不出哪些是错误、哪些是普通信息。
不方便开关 ：上线后想关掉调试输出，得到处删 print。
无处可查 ：print 只到屏幕，程序跑在服务器上时，你根本看不到，也留不下记录。

logging 解决了全部问题：分级、可开关、可写文件、带时间戳。

3.2 级别与基本配置

python 复制代码

import logging

# 配置：只显示 INFO 及以上级别，带时间戳和级别
logging.basicConfig(
    level=logging.INFO,
    format="%(asctime)s [%(levelname)s] %(message)s",
    datefmt="%Y-%m-%d %H:%M:%S",
)

logging.debug("调试信息，默认不显示")
logging.info("程序启动")
logging.warning("磁盘空间不足，请注意")
logging.error("连接数据库失败")

输出（示例）：

text 复制代码

2026-08-29 10:00:00 [INFO] 程序启动
2026-08-29 10:00:00 [WARNING] 磁盘空间不足，请注意
2026-08-29 10:00:00 [ERROR] 连接数据库失败

级别从低到高：DEBUG < INFO < WARNING < ERROR < CRITICAL。设置了 INFO 级别后，低于它的 DEBUG 就不会输出------这就是「开关」。

3.3 输出到文件

python 复制代码

import logging

logging.basicConfig(
    level=logging.INFO,
    format="%(asctime)s [%(levelname)s] %(message)s",
    filename="app.log",           # 输出到文件
    filemode="a",                 # 追加模式
    encoding="utf-8",
)

logging.info("这条日志会写进 app.log 文件")

加上 filename 参数，日志就落盘了。真实项目通常还会用 RotatingFileHandler 做日志轮转（按大小切分），避免单个文件无限增长。

4. 实战演练：健壮的文件读取 + 日志

需求：读一个可能不存在的配置文件，把「读不到」「读到了」都记录到日志，且程序不崩溃。

python 复制代码

import logging
from pathlib import Path

logging.basicConfig(
    level=logging.INFO,
    format="%(asctime)s [%(levelname)s] %(message)s",
    datefmt="%Y-%m-%d %H:%M:%S",
)

def load_config(path: str) -> dict:
    """读取配置文件，返回配置字典；失败返回空字典。"""
    config_path = Path(path)
    try:
        content = config_path.read_text(encoding="utf-8")
    except FileNotFoundError:
        logging.error("配置文件不存在：%s", path)
        return {}
    except PermissionError:
        logging.error("没有权限读取配置文件：%s", path)
        return {}

    logging.info("成功读取配置文件：%s", path)
    # 假设配置是 key=value 每行一条
    config = {}
    for line in content.splitlines():
        line = line.strip()
        if not line or line.startswith("#"):
            continue
        if "=" in line:
            key, _, value = line.partition("=")
            config[key.strip()] = value.strip()
    return config


if __name__ == "__main__":
    cfg = load_config("config.ini")
    if cfg:
        print(f"读取到 {len(cfg)} 项配置：{cfg}")
    else:
        print("使用默认配置继续运行")

运行结果（文件不存在时）：

text 复制代码

2026-08-29 10:00:00 [ERROR] 配置文件不存在：config.ini
使用默认配置继续运行

💡 提示：logging.error("配置文件不存在：%s", path) 用 %s 占位符而不是 f-string，是官方推荐写法------它延迟字符串格式化，级别被过滤时不会白白拼接，性能更好。

5. 常见错误与避坑

裸 except:：吞掉所有异常，掩盖 bug。应捕获具体类型。
except 顺序写反 ：except Exception 放在 except ValueError 前面会把后者「截胡」。要从具体到宽泛排列。
在 finally 里 return ：会覆盖 try/except 的返回值，造成诡异行为。
用 print 代替日志 ：无法分级、无法开关、无法落盘，生产环境必须用 logging。

🚫 避坑：except (A, B) as e 一次捕获多个异常没问题，但别写 except A, B:------这是 Python 2 的语法，Python 3 会报错。

6. 小结

try/except/else/finally 四段式：捕获、成功收尾、必定执行。
捕获越具体的异常越好，禁止裸 except。
raise 主动抛异常，自定义异常继承 Exception。
logging 分级（DEBUG→CRITICAL）、可写文件、带时间戳，全面优于 print。

7. 练习与思考

写一个 safe_divide(a, b) 函数，除零时捕获 ZeroDivisionError 并返回 None，同时记录一条 WARNING 日志。
定义一个 InvalidAgeError 异常，用于 set_age() 里年龄为负数时抛出。
把第 2 篇的某个脚本加上 logging，把关键步骤记录下来。
思考：为什么 else 块只在「没异常」时执行？它和「把代码写在 try 末尾」有什么区别？

💡 提示：第 4 题的关键在于------else 里的代码不会被 try 的 except 误捕获，语义更清晰。

8. 延伸阅读

Python 官方文档：Errors and Exceptions
Python 官方文档：logging HOWTO
文件读写（pathlib）：见本系列第 12 篇

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