第 5 章 · 异常

异常处理是 Python 的常规控制流，地位远比 Java 高。两个核心差异要先记住：Python 没有 checked exceptions（全是"unchecked"），且推崇 EAFP（"先做，错了再说"）而非 Java 习惯的 LBYL（"先检查再做"）。

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5.1 异常体系与抛出

Python 所有异常继承自 BaseException，绝大多数你写的继承 Exception。

• Java

  throw new IllegalArgumentException("bad");
  

• Python

  raise ValueError("bad")     # raise，不是 throw
  

常见内置异常对照：

Python	Java 类比	何时抛
ValueError	IllegalArgumentException	值的类型对但内容非法
TypeError	类型/操作不兼容（近似 IllegalArgumentException）	"a"+1、调用不可调用对象
KeyError	（Map 找不到键）	dict[key] 键不存在
IndexError	IndexOutOfBoundsException	索引越界
FileNotFoundError	FileNotFoundException	文件不存在
AttributeError	（字段/方法不存在）	访问不存在的属性
ZeroDivisionError	ArithmeticException	除以零

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5.2 try/except：捕获

• Java

  try {
      int n = Integer.parseInt(s);
  } catch (NumberFormatException e) {
      n = 0;
  } finally {
      cleanup();
  }
  

• Python

  try:
      n = int(s)
  except ValueError:
      n = 0
  finally:
      cleanup()
  

要点：

• except 不是 catch；可捕获多个类型：except (KeyError, IndexError):。
• as 绑定异常对象：except ValueError as e: print(e)。
• 裸 except:（不写类型）捕获一切——强烈不推荐（连 KeyboardInterrupt 都吞掉，会导致 Ctrl+C 失效）。至少写 except Exception:。

try:
    value = data["key"]
except KeyError as e:
    print(f"missing key: {e}")
    value = None

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5.3 else 与 finally：Python 比 Java 多一个子句

完整结构：

try:
    result = do_work()       # 可能出错
except ValueError:
    handle_error()           # 出错才走
else:
    use(result)              # ✅ 没出错才走（Python 独有）
finally:
    cleanup()                # 总是走

else 的意义：把"成功路径"从 try 里分离出来——这样 use(result) 里如果出错，不会被同层的 except ValueError 意外捕获。Java 没有这个子句，容易把成功代码塞进 try 导致误捕。

Pythonic 写法

有 else 就用它把成功路径和可能抛异常的代码分开，避免"过度捕获"。

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5.4 没有 checked exceptions ⚠️

这是最大的思维转变：

• Java

  // 必须声明或捕获 checked exception
  void load() throws IOException { ... }
  

• Python

  def load() -> bytes:
      ...    # 没有声明，调用方"应该知道"可能出错
  

Python 的异常全是 unchecked（相当于全是 RuntimeException）——没有 throws 声明、没有编译期强制处理。

⚠️ Java 程序员的陷阱

你失去了"编译器提醒我这个函数可能抛哪些异常"的安全网。补救办法：

• 靠文档字符串写明 Raises: 段落。
• 靠类型注解：返回 T | None 或用 Raises 文档表达可能失败（部分团队用 Result 类型）。
• 靠测试覆盖错误路径。

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5.5 EAFP vs LBYL

两种风格：

• LBYL（Java 习惯）

  # 先检查
  if "key" in d and isinstance(d["key"], int):
      process(d["key"])
  

• EAFP（Python 习惯）

  # 直接做，错了再说
  try:
      process(d["key"])
  except (KeyError, TypeError):
      ...
  

EAFP = Easier to Ask Forgiveness than Permission。Python 社区倾向 EAFP，因为它：

• 避免检查与使用之间的竞态（TOCTOU）；
• 代码更直白（"做就完了"）；
• 利用异常机制本身。

但也别走极端——EAFP 适合"异常确实罕见"的场景。如果失败是常态（如循环里大量 KeyError），用 dict.get() 之类避免性能损耗和滥用异常做控制流。

# 失败常见时，用 .get 而非 try/except
value = d.get("key", default_value)

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5.6 重新抛出与异常链

重新抛出当前异常（裸 raise）：

except ValueError:
    log.error("...")
    raise            # 不带参数 = 原样向上抛

异常链（raise ... from）保留原始原因，调试时能看完整调用链：

try:
    data = json.loads(raw)
except json.JSONDecodeError as e:
    raise ValueError("invalid config") from e   # 链式：原始异常作为 __cause__

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5.7 自定义异常

• Java

  class InsufficientFundsException
      extends Exception { ... }   // checked
  

• Python

  class InsufficientFundsError(Exception):
      """当账户余额不足时抛出。"""
      def __init__(self, balance: float, amount: float):
          super().__init__(f"need {amount}, only {balance}")
          self.balance = balance
          self.amount = amount
  

Pythonic 写法

• 自定义异常继承 Exception（不要继承 BaseException，那是给 KeyboardInterrupt 这类系统级用的）。
• 给异常起名带 Error 后缀（如 MyError），和标准库一致。
• 设计异常层次（AppError -> PaymentError -> InsufficientFundsError），便于上层按粒度捕获。

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本章练习

练习 5.1

把下面 LBYL 代码改写成 EAFP，并说明 EAFP 版本如何避免竞态：

import os
if os.path.exists(path):
    with open(path) as f:
        return f.read()
return None

参考答案

try:
    with open(path) as f:
        return f.read()
except FileNotFoundError:
    return None

exists() 与 open() 之间存在 TOCTOU 竞态（文件可能在检查后被删/创建）。EAFP 直接尝试，以"打开是否成功"为唯一真相，天然避免竞态。

练习 5.2

写一个自定义异常层次：AppError(Exception) -> ValidationError(AppError)。再写一个函数 parse_age(s)，把字符串转成 int，若为负数抛 ValidationError，并保持原始异常链（若 int(s) 失败）。

参考答案

class AppError(Exception): ...
class ValidationError(AppError): ...

def parse_age(s: str) -> int:
    try:
        age = int(s)
    except ValueError as e:
        raise ValidationError(f"not an integer: {s!r}") from e
    if age < 0:
        raise ValidationError(f"age can't be negative: {age}")
    return age

练习 5.3

解释 except: 和 except Exception: 的区别，以及为什么后者更安全。

参考答案

裸 except: 捕获 BaseException 的所有子类，包括 KeyboardInterrupt（Ctrl+C）和 SystemExit（sys.exit），会让程序无法正常中断/退出。except Exception: 只捕获普通异常，保留系统控制异常的传播，是安全的标准做法。

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