Обработка исключений в Python: руководство и шаблоны

Руки печатают на ПК, рядом книга по Python

Обработка исключений — это способность перехватывать и управлять ошибочными ситуациями в программе, показывать понятные сообщения и гарантировать, что ресурсы корректно освобождаются. Независимо от того, создаёте ли вы веб-сайт, API или модуль, ясная обработка ошибок улучшает опыт пользователя и облегчает отладку.

Как работают исключения в Python

Когда вы «поднимаете» (raise) исключение, вы говорите интерпретатору прервать нормальный поток выполнения и перейти к ближайшему обработчику исключений. Метафорически это похоже на попытку поднять тяжесть: если не получается, нужно сообщить об этом — и обработчик выполняет эту роль.

Типичная конструкция для обработки выглядит так:

try:  
    "code to be executed"  
except:  
    "error message"

Вы также можете добавлять блок finally — код в нём выполняется всегда, независимо от того, было исключение или нет. Это удобно для освобождения ресурсов (закрыть файл, закрыть соединение и т. п.).

Пример с finally:

try:  
    print(9+6)  
except:  
    print("error message")  
finally:  
    print("please restart")  
  
Вывод:  
15  
please restart

Блок else выполняется только если внутри try исключений не произошло — удобно для кода, который должен выполняться только при успехе основной операции.

try:  
    C = 2 + B  
except:  
    print("B needs to be defined")  
else:  
    print(u"Added successfully! The result is %s"%(C))  
  
Вывод: B needs to be defined

Если определить B и повторить:

try:  
    B = 5  
    C = 2 + B  
except:  
    print("B needs to be defined")  
else:  
    print(u"Added successfully! The result is %s"%(C))  
  
Вывод: Added successfully! The result is 7

Когда использовать исключения

Исключения — мощный инструмент, но их нельзя использовать как замену контролю корректности данных во всём коде. Рекомендации:

Используйте исключения для обработки непредвиденных ситуаций или ошибок ввода от пользователя и внешних систем.
Не подавляйте ошибки полностью — логируйте их или пробрасывайте дальше после частичной обработки.
Не применяйте «голый» except: он скрывает тип ошибки и затрудняет отладку.

В общем, исключения удобны для обработки ошибок внешнего происхождения (ввод, сеть, файл), а для локальной валидации полезнее явные проверки.

Приёмы обработки исключений — практические примеры

Ниже — перевод и сохранение исходных примеров с пояснениями.

try:  
    C = 2 + B  
except NameError as err:  
    print(err, ":", "B needs to be defined, please")  
else:  
    print(u"Added successfully! The result is %s"%(C))  
  
Вывод: name 'B' is not defined : B needs to be defined, please

В этом примере используется конкретный тип исключения NameError — это хорошая практика: сначала проверяем стандартное исключение, затем дополняем сообщение своим текстом.

Можно перехватывать несколько исключений отдельно:

try:  
    B = 5  
    C = 2 + B  
    D = float(6)  
    F = 7/0  
  
except NameError as err:  
    print(err,":", "B needs to be defined, please")  
except ValueError as val:  
    print(val,":", "You can't convert that data")  
except ZeroDivisionError as zeroerr:  
    print(zeroerr,":", "You can't divide a number by zero")  
else:  
    print(u"Operation successfull! The results are: %s, %s, and %s"%(C, D, F))  
  
Вывод: division by zero : You can't divide a number by zero

Если операция деления допустима (например, 7/5), то выполнится блок else и покажет результаты.

Пользовательские исключения

Иногда нужна собственная семантика ошибки — для этого определяют классы исключений, унаследованные от Exception.

class connectionError(RuntimeError):  
   def __init__(self, value):  
      self.value = value  
try:  
   raise connectionError("Bad hostname")  
except connectionError as err:  
   print(err.value)  
  
Вывод: Bad hostname

Или более гибкий пример с передачей сообщения:

class errors(Exception):  
    pass  
  
class sixFiveError(errors):  
   def __init__(self, value, message):  
      self.value = value  
      self.message = message  
try:  
   raise sixFiveError(6-5,"This substraction is not allowed")  
except sixFiveError as e:  
   print("There was an error:", e.message)  
  
Вывод: There was an error: This substraction is not allowed

Пример функции, которая поднимает пользовательское исключение при попытке сложить не float-значения:

# First call the base exception classes:  
  
class errors(Exception):  
    pass  
  
# Next, derive your own exception from the base class:  
  
class FloatError(errors):  
   def __init__(self, value, message):  
      self.value = value  
      self.message = message  
  
# Create a function to add two floats:  
def addTwoFloat(a, b):  
if (type(a) and type(b)) != float:  
raise FloatError(a+b,"Numbers must be float to add")  
else:  
        print(a + b)  
  
addTwoFloat(4, 7)  
  
Вывод: __main__.FloatError: (11, 'Numbers must be float to add')

Важно: пользовательские исключения видны только в том модуле, где они определены, если вы явно не импортируете их.

Лучшие практики и шаблоны

Перехватывайте самые конкретные исключения, а не все подряд.
Избегайте пустого except: используйте except Exception as e, а ещё лучше — конкретный тип.
Логируйте трассировки ошибок (traceback) — это поможет при диагностике.
Не используйте исключения для управления обычным потоком программы (используйте проверки).
При создании пользовательских исключений наследуйте от Exception или от подходящего подкласса.
Добавляйте понятные сообщения ошибок, ориентированные на пользователя или на лог для разработчика.

Пример рекомендованного шаблона:

import logging

logger = logging.getLogger(__name__)

try:
    result = do_io_operation()
except (IOError, OSError) as e:
    logger.exception("Ошибка ввода-вывода при do_io_operation: %s", e)
    raise
else:
    return result
finally:
    cleanup()

Когда исключения не подходят

Для внутренней валидации данных лучше явные проверки (if/else), если это ожидаемая ситуация.
Для высокопроизводительных циклов частые поднятия исключений могут быть дороже, чем проверка условий заранее.
Если исключение локализуется и не несёт полезной информации — лучше вернуть специальный код ошибки или объект результата с полем status.

Альтернативные подходы

Возврат объектов результата (Result/Either pattern) вместо исключений — чаще используется в функциональном стиле.
Контроль потоков с помощью валидации и предварительных проверок.
Использование типов и проверок (typing, pydantic) для ловли ошибок на этапе разработки.

Ментальные модели и эвристики

«Проверяй заранее или обрабатывай исключение» — choose: EAFP (Easier to Ask Forgiveness than Permission) vs LBYL (Look Before You Leap). Python склоняется к EAFP: пробуй и обрабатывай исключения, если операция обычно успешна.
Делайте ошибки явными: пользователь должен понять причину и, если возможно, как её исправить.

Чеклист по ролям

Разработчик:

Перехватить конкретные исключения.
Логировать с трассировкой.
Не скрывать исключения.

Тестировщик:

Проверить сценарии ошибок: ввод, сеть, диск.
Убедиться, что сообщения пользователю понятны.

DevOps/инфраструктура:

Настроить сбор логов и алерты по критическим исключениям.
Отслеживать повторяющиеся ошибки и их частоту.

Критерии приёмки

При некорректном вводе пользователь получает понятное сообщение и инструкция по исправлению.
Системные исключения логируются с traceback и метаданными (время, идентификатор запроса).
Ресурсы (файлы, соединения) всегда освобождаются.

Шпаргалка по стилю кода

Не используйте bare except.
Используйте context managers (with) для файлов и сетевых соединений.
Для пользовательских ошибок создавайте небольшие и семантически значимые классы исключений.

Пример context manager:

with open('data.txt') as f:
    process(f)

Диаграмма принятия решения

flowchart TD
  A[Начать операцию] --> B{Ожидается ошибка?}
  B -- Да --> C[Проверить условие заранее]
  C --> D{Условие прошло?}
  D -- Да --> E[Выполнить операцию]
  D -- Нет --> F[Вернуть ошибку/код]
  B -- Нет --> G[Попробовать выполнить]
  G --> H{Исключение поднято?}
  H -- Да --> I[Перехватить конкретное исключение]
  I --> J[Залогировать, сообщить пользователю, при необходимости пробросить]
  H -- Нет --> E

Тестовые сценарии и кейсы

Попытка открыть несуществующий файл должна вызывать OSError, сообщение логируется, пользователь получает дружелюбный текст.
Деление на ноль вызывает ZeroDivisionError; при этом сервис должен сообщить о некорректных данных, не падать.
Неправильный тип в API-запросе должен возвращать 4xx с описанием ошибки.

Краткий глоссарий

Исключение — сигнал о непредвиденной ситуации во время выполнения программы.
raise — оператор для явного поднятия исключения.
try — блок, где выполняется потенциально опасный код.
except — блок, который перехватывает исключения.
finally — блок, выполняемый всегда.
пользовательское исключение — класс исключения, определённый разработчиком.

Заключение

Исключения — стандартный инструмент управления ошибками в Python. Правильное использование try/except/else/finally, создание осмысленных пользовательских исключений и хорошая практика логирования делают ваш код надёжнее и понятнее пользователю. Выберите стратегию (EAFP или LBYL) в зависимости от сценариев и нагрузки, и придерживайтесь конкретных перехватов вместо голых except.

Краткое резюме: