Python 常用异常类全解析与实战指南

---

一、异常处理核心机制

Python 异常处理基于异常类继承体系，所有异常均继承自 BaseException 基类。理解异常层次结构是掌握异常处理的关键：

BaseException
├── KeyboardInterrupt（用户中断执行）
├── SystemExit（解释器退出）
├── GeneratorExit（生成器关闭）
└── Exception（常规异常基类）
├── ArithmeticError（算术错误）
│ ├── ZeroDivisionError（除零错误）
│ └── OverflowError（数值溢出）
├── LookupError（查找错误）
│ ├── IndexError（索引越界）
│ └── KeyError（字典键缺失）
└── OSError（系统操作错误）
├── FileNotFoundError（文件未找到）
└── PermissionError（权限不足）

二、十大核心异常类详解

1. ValueError

触发场景：参数类型正确但值不合法
典型用例：int("abc") 转换失败，日期格式解析错误
处理建议：配合条件判断进行输入验证

2. TypeError

触发场景：操作或函数应用于错误类型对象
典型用例：字符串与数值相加，len(42) 调用
处理技巧：使用 isinstance() 进行类型检查

3. FileNotFoundError

触发场景：访问不存在的文件路径
典型用例：open("non_exist.txt") 文件操作
最佳实践：配合 os.path.exists() 预检查

4. KeyError

触发场景：字典查找不存在的键
处理方案：改用 dict.get() 方法或预检查键存在性
扩展应用：配置数据缺失处理

5. IndexError

触发场景：序列索引超出范围
典型用例：list[10] 访问空列表元素
防御策略：循环时使用 enumerate() 或范围检查

6. ZeroDivisionError

触发场景：数学运算中除数为零
处理模式：计算前验证分母合法性

7. AttributeError

触发场景：访问不存在的对象属性
典型用例：datetime.datetime.month() 错误方法调用
调试技巧：使用 dir(obj) 查看有效属性

8. ImportError

触发场景：模块导入失败
常见原因：路径配置错误、依赖缺失
解决方案：检查 sys.path 或使用虚拟环境

9. OSError

父类异常：涵盖系统相关错误（Python3合并IOError）
子类细分：

• PermissionError：文件操作权限不足
• TimeoutError：系统级操作超时

10. KeyboardInterrupt

特殊性质：用户主动中断程序（Ctrl+C）
处理建议：通常不捕获，用于开发调试阶段

三、异常处理进阶技巧

1. 多异常联合捕获

try:
    risk_operation()
except (ValueError, TypeError) as e:
    print(f"参数错误: {e}")
except OSError as e:
    print(f"系统错误: {e.errno}")

2. 异常链传递

try:
    parse_config()
except FileNotFoundError as e:
    raise RuntimeError("配置文件缺失") from e  # 保留原始异常栈

3. 上下文管理器

from contextlib import suppress

with suppress(FileNotFoundError):
    os.remove("temp.file")  # 自动忽略指定异常

4. 日志记录

import logging

try:
    db_operation()
except Exception as e:
    logging.exception("数据库操作异常")  # 记录完整堆栈
    raise

四、自定义异常开发规范

1. 创建业务异常

class PaymentFailed(Exception):
    """支付业务异常基类"""
    def __init__(self, code, msg):
        self.error_code = code
        super().__init__(f"[{code}] {msg}")

2. 异常使用范例

def process_payment(amount):
    if amount < 0:
        raise PaymentFailed(1001, "金额不能为负")
    
try:
    process_payment(-100)
except PaymentFailed as e:
    print(f"支付失败: {e}, 代码: {e.error_code}")

五、异常处理黄金法则

1. 精准捕获：优先捕获具体异常，避免裸 except:
2. ​资源释放：使用 with 语句或 finally 块确保资源清理
3. ​异常转化：将底层异常封装为业务语义异常
4. 日志记录：关键位置记录异常上下文信息
5. 性能优化：高频代码避免异常捕获（每秒百万次操作影响性能）