Python-约束和异常处理

　　今天我们来说一说类的规范以及程序出现错误后我们要怎么进行处理

一.类的约束

　　首先,你要清楚,约束是对类的约束,比如,现在你是一个项目经理,然后呢,你给手下的人分活,张三你处理一下普通用户登录,李四你处理一下会员登录,王五已处理一下管理员登录,那这个时候呢他们就开始分别去写他们的功能了,但是呢,你要知道程序员不一定会有那么好的默契,很有可能三个人会写三个完全不同的方法,就比如这样:

class Normal:          #张三,普通人登录
    def login(self):
        pass
class Member:         #李四,会员登录
    def denglu(self):
        pass
class Admin:            #王五,管理员登录
    def login(self):
        pass

　　然后呢,他们把这样的代码交给你了,你看了一眼,张三和王五还算OK,这个李四写的是什么鬼?denglu.....难受不,但是好歹能用,还能凑合,但是这时你这边要使用了问题就来了

#项目经理写的总入口
def login(obj):
    print('准备验证码.....')
    obj.login()
    print('进入主页......')

　　对于张三和王五的代码没有问题,但是李四的你是不是调用不了,那如何避免这样的问题呢?我们要约束程序的结构,也就是说在分配任务之前就应该把功能定义好,然后分别交给地下的程序员来完成相应的功能.

　　在python中有两种办法来解决这样的问题

　　　　1.提取父类,然后在父类中定义好方法,在这个方法中什么都不用干,就抛一个异常就可以了,这样所有的子类都必须重写这个方法,否则访问的时候就会报错

　　　　2.使用元类来描述父类,在元类中给出一个抽象方法,这样子类就不得不给出抽象方法的具体实现,也可以起到约束的效果

　　首先,我们先看第一种解决方案:提取一个父类,在父类中给出一个方法,并且在方法中不给出任何代码,直接抛异常.

class Base:
    def login(self):
        raise Exception('你没有实现login方法()')
class Normal(Base):
    def login(self):
        pass
class Member(Base):
    def denglu(self):
        pass
class Admin(Base):
    def login(self):
        pass
#项目经理写的总入口
def login(obj):
    print('准备验证码....')
    obj.login()
    print('进入主页.....')

n = Normal()
m = Member()
a = Admin()
login(n)
login(m)   #报错
login(a)

　　在执行到login(m)的时候程序会报错,原因是此时访问的login()是父类中的方法,但是父类中的方法会抛出一个异常,所以报错.这样程序员就不得不写login方法了,从而对子类进行了相应的约束

　　在本示例中要注意,我们抛出的是Exception异常,而Exception是所有异常的根,我们无法通过这个异常来判断出程序是因为什么报的错,所以最好是换一个比较专业的错误信息,最好是换成NotImplementError,其含义是'没有实现的错误',这样程序员或者项目经理可以一目了然的知道是什么错了,就好比你犯错了,我就告诉你犯错了,你也不知道哪里错了,这时我告诉你,你xxx错了,你改也好改不是?

　　第二套方案:写抽象类和抽象方法,这种方案相对来说比上一个麻烦一些,需要给大家先引入一个抽象的概念,什么是抽象呢?想一下动物的吃,你怎么描述?一个动物到底应该怎么吃?是不是描述不清楚,这里动物的吃就是一个抽象的概念,只是一个动作的概念,没有具体实现,这种就是抽象的动作,换句话说,我们如果写一个方法,不知道方法的内部应该到底写什么,那这个方法其实就应该是一个抽象的方法,如果一个类中包含抽象方法,那么这个类一定是一个抽象类,,抽象类是不能有实例的,比如你看看一些抽象派的画作,在现实中是不存在的,也就无法建立实例对象与之相对应,所以抽象类无法创建对象,创建对象的时候会报错.

　　在Python中编写一个抽象类比较麻烦,需要引入abc模块中的ABCMeta和abstractmethod这两个内容,来我们看一个例子

form abc import ABCMeta,abstractmethod
#类中包含了抽象方法,那此时这个类就是抽象类.注意:抽象类可以有普通方法
class IGame(metaclass = ABCMeta):
    #一个游戏到底怎么玩儿?你能形容?流程能一样吗?
    @abstractmethod
    def play(self):
        pass
    def turn_off(self):
        print('破B游戏不玩了,脱坑了')
class DNF Game(IGame):
    #子类必须实现父类中的抽象方法,否则子类也是抽象类
    def play(self):
        print('dnf的玩儿法')
#g = IGame()   #抽象类不能创建对象
dg = DNFGame()
dg.play()

　　通过代码我们能发现,这里的IGame对DNFGame进行了约束,换句话说,父类对子类进行了约束.

　　接下来继续解决我们一开始的问题

from abc import ABCMeta,abstractmethod

class Base(metaclass = ABCMeta):
    @abstractmethod
    def login(self):
        pass
class Normal(Base):
    def login(self):
        pass
class Member(Base):
    def denglu(self):    #这个就没用了
        pass
    def login(self):       #子类对父类进行实现
        pass
class Admin(Base):
    def login(self):
        pass

#项目经理写的总入口
def login(obj):
    print('准备验证码....')
    obj.login()
    print('进入主页....')
n = Normal()
m = Member()
a = Admin()
login(n)
login(m)
login(a)

　　总结:约束,其实就是父类对子类进行约束,子类必须要写xxx方法,在Python中约束的方式和方法有两种:

　　　　1.使用抽象类和抽象方法,由于该方案来源是java和c#,所以使用频率还是很少的

　　　　2.使用人为抛出异常的方案,并且尽量抛出的是NotlmplementError,这样比较专业,而且错误比较明确(推荐)

二.异常处理

　　首先我们先说一下,什么是异常?异常是程序在运行过程中产生的错误,就好比你在回家路上突然天塌了,那这个就属于一个异常,总之就是不正常,那如果程序出现了异常,怎么处理呢?在之前的学习中我们已经写过类似的代码了

　　我们先制造一个错误,来看看异常长什么样

def chu(a,b):
    return a/b
ret = chu(10,0)
print(ret)
结果:
Traceback (most recent call last):
    File "E:/s17pycharm/每日作业/练习2.py", line 762, in <module>
        ret = chu(10,0)
    File "E:/s17pycharm/每日作业/练习2.py", line 761, in chu
        return a/b
ZeroDivisionError: division by zero

　　什么错误呢,除法中除数不能是0,那如果真的出了这个错,你把这一堆信息抛给客户么?肯定不能,那如何处理呢?

def chu(a,b):
    return a/b
try:
    ret = chu(10,0)
    print(ret)
except Exception as e:
    print('除数不能是0')
结果:
除数不能是0

　　那try...except是什么意思呢?尝试着运行xxx代码,出现了错误就执行except后面的代码,在这个过程中,当代码出现错误的时候,系统会产生一个异常对象,然后这个异常会向外抛,被except拦截,并把接收到的异常对象赋值给e,那这里的e就是异常对象,那这里的Exception的子类对象,我们看到的ZeroDivisionError 其实就是Exception的子类,那这样写好像有点问题,Exception表示所有的错误,太笼统了,所有的错误都会被认为是Exception,当程序中出现多种错误的时候,就不好分类了,最好是出什么异常就用什么来处理,这样就更加合理了,所以在try...except语句中,还可以写更多的except.

try:
    print('各种操作...')
except ZeroDivisionError as e:
    print('除数不能是0')
except FileNotFoundError as e:
    print('文件不存在')
except Exception as e:
    print('其他错误')

　　此时程序运行过程中,如果出现了ZeroDivisionError就会被第一个except捕获,如果出现了FileNotFoundError就会被第二个except捕获,如果都不是这两个异常,那就会被最后的Exception捕获,总之最后的Exception就是我们异常处理的最后一个守门员,这时我们最常用的一套写法,接下来给出一个完整的异常处理写法(语法):

try:
    '''操作'''
except Exception as e:
    '''异常的父类,可以捕获所有的异常'''
else:
    '''保护不抛出异常的代码,当try中无异常的时候执行'''
finally:
    '''最后总是要执行我'''

　　解读: 程序先执行操作, 然后如果出错了会走except中的代码, 如果不出错, 执行else中的代码. 不论处不出错,最后都要执行finally中的语句. 一般我们用try...except就够用了,顶多加上finally,finally一般用来作为收尾工作. 

　　上面是处理异常, 我们在执行代码的过程中如果出现了一些条件上的不对等, 根本不符合我的代码逻辑, 比如, 参数,我要求你传递一个数字, 你非得传递一个字符串, 那对不起,我没办法帮你处理. 那如何通知你呢? 两个方案,

　　方案一, 直接返回即可,我不管你还不行么?

　　方案二,抛出一个异常,告诉你,我不好惹,乖乖的听话. 

　　第一方案是我们之前写代码经常用到的方案, 但这种方案并不够好, 无法起到警示作用, 所以以后的代码中如果出现了类似的问题,直接抛一个错误出去. 那怎么抛呢? 我们要用到raise关键字

def add(a, b):
    '''
    给我传递两个整数. 我帮你计算两个数的和
    :param :param a:
    :param :param b:
    :return :return:
    '''
    if not type(a) == int and not type(b) == int:
        # 当程序运行到这句话的时候. 整个函数的调用会被中断. 并向外抛出一个异常.
        raise Exception("不是整数, 朕不能帮你搞定这么复杂的运算.")
    return a + b

# 如果调用方不处理异常. 那产生的错误将会继续向外抛. 最后就抛给了用户
# add("你好", "我叫赛利亚")

# 如果调用方处理了异常. 那么错误就不会丢给用户. 程序也能正常进行
try:
    add("胡辣汤", "滋滋冒油的大腰子")
except Exception as e:
    print("报错了. 自己处理去吧")

　　当程序运行到raise, 程序会被中断,并实例化后面的异常对象, 抛给调用方, 如果调用方不处理, 则会把错误继续向上抛出, 最终抛给用户,如果调用方处理了异常,那程序可以正常的进行执行.

　　说了这么多,异常也知道如何抛出和处理了, 但是我们现在用的都是人家python给的异常. 如果某一天,你写的代码中出现了一个无法用现有的异常来解决问题,那怎么办呢? 别着急,python可以自定义异常.

　　自定义异常: 非常简单,只要你的类继承了Exception类,那你的类就是一个异常类,就这么简单. 比如,你要写一个男澡堂子程序,那这时要是来个女的, 你怎么办? 是不是要抛出一个性别异常啊? 好. 我们来完成这个案例:

# 继承Exception. 那这个类就是一个异常类
class GenderError(Exception):
    pass
class Person:
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

def nan_zao_tang_xi_zao(person):
    if person.gender != "男":
        raise GenderError("性别不对. 这里是男澡堂子")

p1 = Person("alex", "男")
p2 = Person("eggon", "蛋")

# nan_zao_tang_xi_zao(p1)
# nan_zao_tang_xi_zao(p2) # 报错. 会抛出一个异常: GenderError

# 处理异常
try:
    nan_zao_tang_xi_zao(p1)
    nan_zao_tang_xi_zao(p2)
except GenderError as e:
    print(e) # 性别不对, 这里是男澡堂子
except Exception as e:
    print("反正报错了")

　　ok搞定, 但是, 如果是真的报错了,我们在调试的时候, 最好是能看到错误源自于哪里,怎么办呢? 需要引入另一个模块traceback,这个模块可以获取到我们每个方法的调用信息,又被成为堆栈信息,这个信息对我们排错是很有帮助的. 

import traceback
# 继承Exception. 那这个类就是⼀个异常类
class GenderError(Exception):
    pass

class Person:
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

def nan_zao_tang_xi_zao(person):
    if person.gender != "男":
        raise GenderError("性别不对. 这里是男澡堂子")

p1 = Person("alex", "男")
p2 = Person("eggon", "蛋")

# nan_zao_tang_xi_zao(p1)
# nan_zao_tang_xi_zao(p2) # 报错. 会抛出一个异常: GenderError

# 处理异常
try:
    nan_zao_tang_xi_zao(p1)
    nan_zao_tang_xi_zao(p2)
except GenderError as e:
    val = traceback.format_exc() # 获取到堆栈信息
    print(e) # 性别不对, 这里是男澡堂子
    print(val)
except Exception as e:
    print("反正报错了")

结果: 
性别不对. 这里是男澡堂子
Traceback (most recent call last):
    File "/Users/sylar/PycharmProjects/oldboy/面向对象/day05.py", line 155, in
<module>
        nan_zao_tang_xi_zao(p2)
    File "/Users/sylar/PycharmProjects/oldboy/面向对象/day05.py", line 144, in
nan_zao_tang_xi_zao
    raise GenderError("性别不对. 这里是男澡堂子")
GenderError: 性别不对. 这里是男澡堂子

　　搞定了,这样我们就能收放自如了, 当测试代码的时候把堆栈信息打印出来, 但是当到了线上的生产环境的时候把这个堆栈去掉即可. 

四.MD5加密

　　想一个事情,你在银行取钱或者办卡的时候,我们都要输入密码,那这个密码如果就按照我们输入的那样去存储, 是不是很不安全啊,如果某一个程序员进入到了银行的数据库, 而银行的数据库又存的都是明文(不加密的密码)密码, 这时整个银行的账户里的信息都是非常非常不安全的,那怎么办才安全呢? 给密码加密,并且是不可逆的加密算法, 这样即使获取到了银行的账户和密码信息,对于黑客而言都无法进行破解,那我们的账号就相对安全了很多,那怎么加密呢? 最常用的就是用MD5算法. 

　　MD5是一种不可逆的加密算法,它是可靠的,并且安全的,在python中我们不需要手写这一套算法,只需要引入一个叫hashlib的模块就能搞定MD5的加密工作

import hashlib

obj = hashlib.md5()
obj.update("alex".encode("utf-8")) # 加密的必须是字节
miwen = obj.hexdigest()
print(miwen) # 534b44a19bf18d20b71ecc4eb77c572f

　　那这样的密文安全么? 其实是不安全的,当我们用这样的密文去找一个所谓的MD5解密工具,是有可能解密成功的. 

　　这就尴尬了,MD5不是不可逆么? 注意,这里有一个叫撞库的问题,就是由于MD5的原始算法已经存在很久了,那就有一些人用一些简单的排列组合来计算MD5,然后当出现相同的MD5密文的时候就很容易反推出原来的数据是什么,所以并不是MD5可逆, 而是有些别有用心的人把MD5的常用数据已经算完并保留起来了. 

　　那如何应对呢? 加盐就行了,在使用MD5的时候,给函数的参数传递一个byte即可. 

import hashlib

obj = hashlib.md5(b"fjlksajflkjasfsalwer123dfskjf") # 加盐
obj.update("alex".encode("utf-8")) # 加密的必须是字节
miwen = obj.hexdigest()
print(miwen) # 99fca4b872fa901aac30c3e952ca786d

　　此时你再去任何网站去试,累死他也解不开密. 

　　那MD5如何应用呢? 

import hashlib

def my_md5(s):
    obj = hashlib.md5(b"fjlksajflkjasfsalwer123dfskjf")
    obj.update(s.encode("utf-8")) # 加密的必须是字节
    miwen = obj.hexdigest()
    return miwen

# alex: 99fca4b872fa901aac30c3e952ca786d
username = input("请输入用户名:")
password = input("请输入密码:")
# 数据存储的时候.
# username: my_md5(password)
# 假设现在的用户名和密码分别是
# wusir: 99fca4b872fa901aac30c3e952ca786d ==> wusir: alex
# 用户登录
if username == "wusir" and my_md5(password) == "99fca4b872fa901aac30c3e952ca786d":
    print("成功")
else:
    print("失败")

　　所以以后存密码就不要存明文了,要存密文,安全,并且这里加的盐不能改来改去的,否则, 整套密码就都乱了. 

五.日志

　　首先, 你要知道在编写任何一款软件的时候, 都会出现各种各样的问题或者bug,这些问题或者bug一般都会在测试的时候给处理掉,但是多多少少的都会出现一些意想不到的异常或者错误,那这个时候, 我们是不知道哪里出了问题的,因为很多BUG都不是必现的bug,如果是必现的,测试的时候肯定能测出来,最头疼的就是这种不必现的bug,我这跑没问题,客户那一用就出问题,那怎么办呢?我们需要给软件准备一套日志系统,当出现任何错误的时候, 我们都可以去日志系统里去查,看哪里出了问题,这样在解决问题和bug的时候就多了一个帮手,那如何在python中创建这个日志系统呢? 很简单

　　1. 导入logging模块. 

　　2. 简单配置一下logging

　　3. 出现异常的时候(except),向日志里写错误信息. 

# filename: 文件名
# format: 数据的格式化输出. 最终在日志文件中的样子
#     时间-名称-级别-模块: 错误信息
# datefmt: 时间的格式
# level: 错误的级别权重, 当错误的级别权重大于等于leval的时候才会写入文件
logging.basicConfig(filename='x1.txt',
                            format='%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s -%
(module)s: %(message)s',
                            datefmt='%Y-%m-%d %H:%M:%S',
                            level=0) # 当前配置表示 10以上的分数会被写入文件

# CRITICAL = 50
# FATAL = CRITICAL
# ERROR = 40
# WARNING = 30
# WARN = WARNING
# INFO = 20
# DEBUG = 10
# NOTSET = 0
logging.critical("我是critical") # 50分. 最贵的
logging.error("我是error") # 40分
logging.warning("我是警告") # 警告 30
logging.info("我是基本信息") # 20
logging.debug("我是调试") # 10
logging.log(2, "我是自定义") # 自定义. 看着给分
    

　　简单做个测试,应用一下

class JackError(Exception):
    pass

for i in range(10):
    try:
        if i % 3 == 0:
            raise FileNotFoundError("文件不在啊")
        elif i % 3 == 1:
            raise KeyError("键错了")
        elif i % 3 == 2:
            raise JackError("杰克Exception")
    except FileNotFoundError:
        val = traceback.format_exc()
        logging.error(val)
    except KeyError:
        val = traceback.format_exc()
        logging.error(val)
    except JackError:
        val = traceback.format_exc()
        logging.error(val)
    except Exception:
        val = traceback.format_exc()
        logging.error(val)

　　最后, 如果你系统中想要把日志文件分开,比如,一个大项目, 有两个子系统, 那两个子系统要分开记录日志,方便调试,那怎么办呢? 注意,用上面的basicConfig是搞不定的,我们要借助文件助手(FileHandler)来帮我们完成日志的分开记录

import logging

# 创建一个操作日志的对象logger（依赖FileHandler）
file_handler = logging.FileHandler('l1.log', 'a', encoding='utf-8')
file_handler.setFormatter(logging.Formatter(fmt="%(asctime)s - %(name)s - %
(levelname)s -%(module)s: %(message)s"))

logger1 = logging.Logger('s1', level=logging.ERROR)
logger1.addHandler(file_handler)

logger1.error('我是A系统')

# 再创建一个操作日志的对象logger（依赖FileHandler）
file_handler2 = logging.FileHandler('l2.log', 'a', encoding='utf-8')
file_handler2.setFormatter(logging.Formatter(fmt="%(asctime)s - %(name)s -
%(levelname)s -%(module)s: %(message)s"))

logger2 = logging.Logger('s2', level=logging.ERROR)
logger2.addHandler(file_handler2)

logger2.error('我是B系统')