一文教你读懂 Python 中的异常信息

CDA数据分析师

作者｜Chad Hansen
译者｜陈祥安原文有所改动
来源｜Python学习开发
中文原文｜一文教你读懂 Python 中的异常信息
英文原文｜ Understanding the Python Traceback – Real Python

在写 Python 代码的时候,当代码中出现错误，会在输出的时候打印 Traceback 错误信息，很多初学者看到那一堆错误信息，往往都会处于懵逼状态，脑中总会冒出一句，这都是些啥玩意。如果你是第一次看到它，也许你不知道它在告诉你什么。虽然 Python 的 Traceback 提示信息看着挺复杂，但是里面丰富的信息，可以帮助你诊断和修复代码中引发异常的原因，以及定位到具体哪个文件的哪行代码出现的错误，所以说学会看懂 Traceback 信息是非常重要的，另外在面试的时候也经常会问到 Python 中的异常类型及其含义，那么，接下来就让我们对其进行详细理解。

什么是 Traceback

Traceback 是 Python 错误信息的报告。在其他编程语言中有着不同的叫法包括 stack trace, stack traceback, backtrac 等名称, 在 Python 中，我们使用的术语是 Traceback。后面我提到的错误信息等词都表示Traceback。
当你的程序导致异常时，Python 将打印 Traceback 以帮助你知道哪里出错了。下面是一个例子来说明这种情况

# example.py 
def  greet(someone ):
    print('Hello, ' + someon )
greet('Chad')

这里首先定义了函数 greet,然后传入参数 someone，然后函数内，一个 print 语句其中 someon 是一个没有定义的变量，
然后通过 greet ('Chad'),调用刚才定义的 greet 函数,运行之后会出现如下错误信息。
(Python 中的错误信息开头就是 Traceback。)

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  5, in  <module>
    greet ('Chad')
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  3, in  greet 
    print ('Hello, ' + someon )
NameError: name  'someon' is  not  defined

此错误输出包含诊断问题所需的所有信息。错误输出的最后一行一般会告诉你引发了什么类型的异常，以及关于该异常的一些相关信息。错误信息的前几行指出了引发异常的代码文件以及行数。
在上面的错误信息中，异常类型是 NameError，意思是名称使用了一个没定义的名称(变量、函数、类)的引用。在本例中，引用的名称是 someon。
一般情况下看错误信息的最后一行就能定位到错误的原因。然后在代码中搜索错误提示中的名称"someon"，然后发现这是一个拼写错误,然后我们改成 someone 即可。
然而，有些代码的错误信息要比这个复杂的多。

如何阅读 Python 的 Traceback 信息？

当你想确定代码为什么引发异常的时侯，可以根据 Python 的 Traceback 获取许多有用的信息。下面，将列举一些常见的 Traceback，以便理解 Tracebac 中包含的不同信息。

Python Traceback 信息一览

每个 Python 的 Traceback 信息都有几个重要的部分。下图显示了各个组成部分:

蓝框:Traceback 的最后一行为错误消息行。其中包含引发的异常名称。
绿框：异常名称后面是错误消息。此消息通常包含有用的信息，用于了解引发异常的原因。
黄色方框:阅读顺序由下而上,最下面的信息，是抛出错误的最外层的位置，越往上代码调用深度越深。
然后每个出错的文件会有两条错误信息，第一行是 File 后面紧跟着文件的路径，然后是行数，最后是模块或者方法名。
在 Pycharm 中点击文件的链接即可定位到错误的位置。
红色下划线：第二行就是实际执行的代码语句了。

一个具体的

通过一些特定的 Traceback 信息，可以帮助我们更好地理解并查看 Traceback 将提供什么信息。
通过下面的示例代码来说明 Python 中 Traceback 所提供的信息

def  who_to_greet(person ):
    return  person  if  person  else  input ('Greet  who? ')
def  greet(someone, greeting='Hello'):
    print(greeting  + ', ' + who_to_greet (someone ))
def  greet_many(people):
    for  person  in  people:
            greet(person )
        except  Exception:
            print ('hi, ' + person )

定义一个 who_to_greet 函数，然后接受一个值 person，并根据 if 判断返回相应结果。
然后,greet 函数接受一个 someone 和一个可选的 greeting，之后调用 print 函数,在 print 中调用 who_to_greet 函数并传入参数 someone。
最后，greet_many(),将迭代 people 列表并调用 greet 函数。如果通过调用 greet()引发异常，则会打印一个简单的问候语。
只要提供了正确的输入，此代码就没有任何可能导致异常被引发的错误。
如果你在 greetings.py 中调用 greet 函数,并传入值(例如 greet ('chad',greting ='Yo'))，那么你将获得以下 Traceback 信息

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/greetings.py", line  17, in  <module>
    greet ('chad',greting  ='Yo')
TypeError: greet () got  an  unexpected  keyword  argument  'greting'

之前我们说过阅读 Python 的 Traceback 信息，是由下而上进行阅读的，这里我们再一起看一看。
首先，我们需要看的是错误信息的最后一行，通过最后一行可以知道错误的类型以及一些错误原因。
意思是说：调用 greet()的时候使用了一个未知的参数，这个未知参数就是 greting。
好的，然后我们需要继续向上看，可以看到导致异常的行。在这个例子中我们看到的是调用 greet 方法的具体代码。
它的上一行提供了代码所在文件的路径，以及代码文件的行号以及它所在的模块。(Pycharm 中通过点击文件链接可以定位到具体位置)
在这个例子中，因为我们的代码没有使用任何其他 Python 模块，所以我们在这里看到<module>，它表示所处位置是在执行的文件。
使用不同的文件和不同的调用方式调用 greet 方法，得到的 Traceback 信息也是不同的，下面就通过文件导入的形式来执行 greet 方法。看看结果有什么区别吧

# example.py 
from  greetings  import  greet 
greet (1)

运行之后的结果

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  3, in  <module>
    greet (1)
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/greetings.py", line  6, in  greet 
    print (greeting  + ', ' + who_to_greet (someone ))
TypeError: can  only  concatenate  str  (not  "int") to  str

在本例中引发的异常同样是一个类型错误,但这一次消息的帮助要小一些。它只是告诉你，在代码的某个地方，字符串只能和字符串拼接，不能是 int。
向上移动,可以看到执行的代码行。然后是文件和行号的代码。不过，这一次我们得到的不是，而是正在执行的函数的名称 greet()。
然后继续往上看，一行执行的代码，我们看到问题代码是 greet()函数调用时传入了一个整数。
有时在引发异常之后，另一部分代码会捕获该异常并导致异常。在这种情况下，Python 将按接收顺序输出所有异常信息，最外层的异常信息处于 Traceback 内容的最下面位置。
可能看起来有点懵，下面使用一个具体例子进行说明。
在 greetings.py 文件中调用 greet_many 方式具体调用代码如下:

greet_many (['Chad', 'Dan', 1])

运行之后输出的错误信息如下

Hello, Chad 
Hello, Dan 
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/greetings.py", line  12, in  greet_many 
    greet (person )
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/greetings.py", line  6, in  greet 
    print (greeting  + ', ' + who_to_greet (someone ))
TypeError: can  only  concatenate  str  (not  "int") to  str 
During  handling  of  the  above  exception, another  exception  occurred:
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/greetings.py", line  17, in  <module>
    greet_many (['Chad', 'Dan', 1])
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/greetings.py", line  14, in  greet_many 
    print ('hi, ' + person )
TypeError: can  only  concatenate  str  (not  "int") to  str

emmmmm,这次好像不太一样,比之前的内容多了不少，而且有两个 Traceback 块信息，这是什么意思呢？
注意这句话

During  handling  of  the  above  exception, another  exception  occurred:

它的意思是:在处理上述异常期间，发生了另一个异常。简单理解就是在 except 中的代码出现了异常。所以导致了这种现象。
这个例子就是在第三次循环的时候 person=1 然后字符串 hi 和1 不能进行拼接操作，然后再次引发了异常。
查看所有的错误信息输出可以帮助您了解异常的真正原因。
有时，当您看到最后一个异常被引发，并由此产生错误信息时，
你可能仍然看不出哪里出错了。比如这例子，直接通过最后的异常看不到问题具体出在哪,这个时候就要考虑继续往上看了。

Python 中有哪些常见的异常类型

在编程时，知道如何在程序引发异常时读取 Python 异常信息非常有用，如果再了解一些常见的异常类型那就更好了。
有时候在面试的时候也会遇到提问 Python 中常见的异常类型，以及其含义，所以这里也建议大家都了解以下。
下面就列举一些出现频次高而且非常重要的异常类型，希望大家能够有一定的印象。

AttributeError

当你访问一个对象的属性，但是这个属性并没有在这个对象定义的时候，就会引发 AttributeError。
下面是一个引发 AttributeError 异常的示例:

a  = 1
a.b

运行之后引发异常

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  2, in  <module>
AttributeError: 'int' object  has  no  attribute  'b'

AttributeError 的错误消息行告诉我们特定对象类型（在本例中为 int）没有访问的属性，
在这个例子中属性为 b。点击文件链接可以快速定位到具体的错误代码的位置。

大多数情况下，引发这个异常表明你正在处理的对象可能不是你期望的类型。

a_list  = (1, 2)
a_list.append (3)

运行之后抛出异常信息

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  2, in  <module>
    a_list.append (3)
AttributeError: 'tuple' object  has  no  attribute  'append'

这里尝试给 a_list 对象进行 append 操作但是引发了异常，
这里的错误信息说，tuple 对象没有 append 属性。
原因就是以为 a_list 是列表但是实际上它是元组，
元组是不可变类型不支持添加元素操作所以出错了。这里也告诉大家，以后定义变量名的时候也要主要规范问题，否则就容易出现这种，期望类型错误的情况。
还有一种情况就是当对 None 进行属性操作的时候，很容易引发上面的异常

a_list  = None 
a_list.append (3)

运行抛出异常

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  2, in  <module>
    a_list.append (3)
AttributeError: 'NoneType' object  has  no  attribute  'append'

是不是很眼熟啊，遇到这种情况不要慌，分析看看你的哪个对象是 None 就好了。

ImportError

在使用 import 导入模块时，如果要导入的模块找不到，或者从模块中导入模块中不存在的内容。这时就会触发 ImportError 类型的错误或者它的子类 ModuleNotFoundError。

import  aaa

运行后输出

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  1, in  <module>
    import  aaa 
ModuleNotFoundError: No  module  named  'aaa'

在这个例子中可以看到，当我们使用 import 导入一个不存在的模块时，就会出现 ModuleNotFoundError 的错误,Traceback 最下面一句信息给出了原因，
没有名为 aaa 的模块.
然后我们再运行一个例子

from  collections  import  asdf

运行之后的内容

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  1, in  <module>
    from  collections  import  asdf 
ImportError: cannot  import  name  'asdf' from  'collections'

根据前面的经验我们可以得知原因，不能从 collections 模块中导入名为 asdf 的模块。
有时候为了程序能兼容在各个系统的时候，如果一个包找不到，找另一个的时候,比如在 windows 中不能使用 ujson , uvloop 这两个包，但是在 unix 系统上是可以运行的，这个时候我们就可以使用下面的方法。

try:
    import  ujson  as  json 
except  ImportError  as  e:
    import  json

首先导入 ujson 然后使用 as 给他重命名为 json,如果出现错误就会进入 except 模块
然后导入标准库的 json 包，因为这边的库名已经叫 json 了所以不用再重命名了。记住这个技巧非常的有用哦。

IndexError

当你尝试从序列（如列表或元组）中检索索引，但是序列中找不到该索引。此时就会引发 IndexError。
例如

a_list  = ['a', 'b']
a_list[3]

运行之后的结果

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  2, in  <module>
    a_list[3]
IndexError: list  index  out  of  range

通过 IndexError 的错误消息的最后一不能得到一个准确的信息，只知道一个超出范围的序列引用以及序列的类型，在本例中是一个列表。我们需要往上阅读错误信息，才能确定错误的具体位置。这里我们得知错误代码是 a_list[3]原因是索引3 超出了列表的范围，因为最大就是1(索引下标从0 开始的)。

KeyError

与 IndexError 类似，当你访问映射(通常是 dict )中不包含的键时，就会引发 KeyError。

a_dict={}
a_dict['b']

运行之后

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  2, in  <module>
    a_dict['b']
KeyError: 'b'

KeyError 的错误消息行给出找不到关键字 b。并没有太多的内容，但是，结合上面的错误信息，就可以解决这个问题。

NameError

当你引用了变量、模块、类、函数或代码中没有定义的其他名称时，将引发 NameError。

def  greet (person ):
    print (f'Hello, {persn}')
greet ('World')

运行之后

Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  3, in  <module>
    greet ('World')
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  2, in  greet 
    print (f'Hello, {persn}')
NameError: name  'persn' is  not  defined

NameError traceback 的错误消息行给出了缺失的名称 persn。
这个例子中，在 print 使用了没有定义过的变量 persn 所以出现了错误。
一般在拼写变量名出现问题时会引发这种错误。

SyntaxError

当代码中有不正确的 Python 语法时，就会引发 SyntaxError。
下面的问题是函数定义行末尾缺少一个冒号。

def  greet (person )

运行之后

  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  1
    def  greet (person )
SyntaxError: invalid  syntax

SyntaxError 的错误消息行只告诉你代码的语法有问题。查看上面的行才能得到问题所在的行，通常会用一个^(插入符号)指向问题点。
此外，细心的朋友会注意到，在 SyntaxError 异常内容的第一行没有了之前的(most recent call last )。
这是因为 SyntaxError 是在 Python 尝试解析代码时引发的，实际上代码并没有执行。

TypeError

当你的代码试图对一个无法执行此操作的对象执行某些操作时，例如将字符串添加到整数中，以及一开始的例子使用 append 方法给元组添加元素，这些都会引发 TypeError。
以下是引发 TypeError 的几个示例：

>>> 1 + '1'
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "<stdin>", line  1, in  <module>
TypeError: unsupported  operand  type (s ) for  +: 'int' and  'str'
>>> '1' + 1
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "<stdin>", line  1, in  <module>
TypeError: must  be  str, not  int 
>>> len (1)
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "<stdin>", line  1, in  <module>
TypeError: object  of  type  'int' has  no  len ()

以上所有引发类型错误的示例都会产生包含不同消息的错误消息行。它们每一个都能很好地告诉你哪里出了问题。
前两个示例尝试将字符串和整数相加。然而，它们有细微的不同

第一个是尝试在 int 中拼接一个 str。
第二个是尝试在 str 中拼接一个 int。

错误消息行反映了这些差异。
最后一个示例尝试在 int 上调用 len ()。
错误消息行告诉我们不能使用 int 执行此操作。

ValueError

当对象的值不正确时就会引发 ValueError。这个和我们前面说的因为索引的值不在序列的范围内，而导致 IndexError 异常类似。
下面看两个例子

>>> a, b, c  = [1, 2]
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "<stdin>", line  1, in  <module>
ValueError: not  enough  values  to  unpack  (expected  3, got  2)
>>> a, b  = [1, 2, 3]
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "<stdin>", line  1, in  <module>
ValueError: too  many  values  to  unpack  (expected  2)

这些示例中的 ValueError 错误消息行可以准确地告诉我们值的一些问题：
在第一个示例中，错误信息行是没有足够多的值去 unpack (解包)。括号理面详细的写了你希望解包3个值但实际上只给了2 个。
第二个示例中，错误信息行是解包太多的值。先解包3 个值但是只给了2 个变量，所以括号里提示 expected 2 就是说期望的实际是解包2 个值。
上面这些错误类型，基本上都是基础遇到的，希望大家能熟悉记忆。

如何记录这些错误信息呢？

前面我们说了很多异常的相关知识，但是我们应该如何利用好呢，这里我们就重点说一下，如何通过记录异常信息，方便后期程序的调试。
下面让我们看一个关于使用 requests 模块的例子。
首先需要导入 requests 包，使用 pip 即可。

import  requests 
url  = "http://wwww.baidu.com"
response  = requests.get (url )
print (response.status_code, response.text )

这是一个访问百度的例子，运行之后，我们成功获取了他的状态码和网页源码。
接下来我们对 url 进行修改然后再运行。

import  requests 
url  = "http://urlis 233.com"
response  = requests.get (url )
print (response.status_code, response.text )

运行之后我们发现程序出现了错误，下面分析下这些错误信息

省略前面部分
During  handling  of  the  above  exception, another  exception  occurred:
Traceback  (most  recent  call  last ):
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  3, in  <module>
    response  = requests.get (url )
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/venv/lib/python 3.7/site-packages/requests/api.py", line  75, in  get 
    return  request ('get', url, params=params, **kwargs )
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/venv/lib/python 3.7/site-packages/requests/api.py", line  60, in  request 
    return  session.request (method=method, url=url, **kwargs )
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/venv/lib/python 3.7/site-packages/requests/sessions.py", line  533, in  request 
    resp  = self.send (prep, **send_kwargs )
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/venv/lib/python 3.7/site-packages/requests/sessions.py", line  646, in  send 
    r  = adapter.send (request, **kwargs )
  File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/venv/lib/python 3.7/site-packages/requests/adapters.py", line  516, in  send 
    raise  ConnectionError (e, request=request )
requests.exceptions.ConnectionError: HTTPConnectionPool (host='urlis 233.com', port=80): Max  retries  exceeded  with  url: / (Caused  by  NewConnectionError ('<urllib 3.connection.HTTPConnection  object  at  0x 10faeba 90>: Failed  to  establish  a  new  connection: [Errno  8] nodename  nor  servname  provided, or  not  known'))

这个错误信息很长，它引发了许多其他的异常，最终的异常类型是 requests.exceptions.ConnectionError。
往前面的错误信息找可以发现问题代码，

File  "/Users/chenxiangan/pythonproject/demo/exmpale.py", line  3, in  <module>
    response  = requests.get (url )

进而定位到错误，这个错误原因主要是不存在地址" http:// urlis http:// 233.com "，所以访问失败。

错误我们清楚了，但是一大堆的错误信息搭载控制台上，这样看很不美观，而且因为异常的原因我们的程序中断了。这个时候我们就可以使用 Python 中的异常处理模块 try/except 将代码改成下面这样

import  requests 
url  = "http://urlis 233.com"
   response  = requests.get (url )
except  requests.exceptions.ConnectionError:
    print ("-1","链接有问题，访问失败")
else:
    print (response.status_code, response.text )

再次运行可以得到下面的结果

-1 链接有问题，访问失败

ok,我们的程序可以正常运行了，输出的信息也美观了。
但是，在大多数实际系统中，我们不希望只是打印捕获的错误信息到控制台上，而是希望记录这些信息，方便后面的错误排查，所以最好的方案就是通过日志的方式记录这些程序中的异常。

你可以通过导入 logging 模块，记录这些错误，最终代码如下

import  logging 
import  requests 
logger  = logging.getLogger (__name__)
url  = "http://urlis 233.com"