在Python中，我們可以 raise 的 Error（更準(zhǔn)確地說(shuō)是 Exception，異常）類(lèi)型非常豐富，它們構(gòu)成了一個(gè)清晰的類(lèi)層次結(jié)構(gòu)。了解這些類(lèi)型及其用途，對(duì)于編寫(xiě)健壯、可讀性強(qiáng)的代碼至關(guān)重要。

NotImplementedError 是一個(gè)非常好的例子，它代表了一種特定的“設(shè)計(jì)意圖”，而不僅僅是運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。

下面我將為您詳細(xì)介紹Python中可以 raise 的主要異常類(lèi)型，并按照它們的邏輯關(guān)系和用途進(jìn)行分類(lèi)。

一、異常的基本層次結(jié)構(gòu)

所有Python的內(nèi)置異常都繼承自 BaseException 類(lèi)。這個(gè)層次結(jié)構(gòu)非常重要：

BaseException
 ├── SystemExit
 ├── KeyboardInterrupt
 └── Exception  <-- 絕大多數(shù)異常都繼承自這里
      ├── StopIteration
      ├── ArithmeticError
      │    ├── ZeroDivisionError
      │    └── OverflowError
      ├── AssertionError
      ├── AttributeError
      ├── ImportError
      │    └── ModuleNotFoundError
      ├── LookupError
      │    ├── IndexError
      │    └── KeyError
      ├── NameError
      ├── OSError
      │    ├── FileNotFoundError
      │    └── PermissionError
      ├── RuntimeError
      │    └── NotImplementedError  <-- 你提到的在這里
      ├── TypeError
      ├── ValueError
      └── ...等等

一條黃金法則：

在你的 try...except 語(yǔ)句中，通常應(yīng)該捕獲 Exception 或其子類(lèi)，而不是 BaseException。因?yàn)?SystemExit 和 KeyboardInterrupt 不被認(rèn)為是程序“錯(cuò)誤”，捕獲它們會(huì)阻止程序正常退出或響應(yīng)用戶(hù)中斷（Ctrl+C）。

二、主要異常類(lèi)型詳解

我將它們分為幾類(lèi)，以便更好地理解它們的用途。

類(lèi)別1：最常見(jiàn)的運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤

這些是你在日常編程中遇到最多的錯(cuò)誤。

ValueError

• 何時(shí)使用：當(dāng)一個(gè)函數(shù)的參數(shù)類(lèi)型正確，但其值不合適時(shí)。
• 示例：int('abc')。字符串 'abc' 是一個(gè) str 類(lèi)型，int() 可以接受 str，但 'abc' 這個(gè)值無(wú)法被轉(zhuǎn)換成整數(shù)。

TypeError

• 何時(shí)使用：當(dāng)對(duì)一個(gè)對(duì)象執(zhí)行了其類(lèi)型不支持的操作時(shí)。
• 示例：'hello' + 5。你不能將一個(gè)字符串和一個(gè)整數(shù)相加。

NameError

• 何時(shí)使用：當(dāng)嘗試使用一個(gè)未被定義的變量名時(shí)。
• 示例：print(my_undefined_variable)。

IndexError

• 何時(shí)使用：當(dāng)試圖訪問(wèn)序列（如列表、元組）中一個(gè)不存在的索引時(shí)。
• 示例：my_list = [1, 2, 3]; print(my_list[5])。

KeyError

• 何時(shí)使用：當(dāng)試圖訪問(wèn)字典中一個(gè)不存在的鍵時(shí)。
• 示例：my_dict = {'a': 1}; print(my_dict['b'])。

AttributeError

• 何時(shí)使用：當(dāng)試圖訪問(wèn)或賦值一個(gè)對(duì)象不存在的屬性或方法時(shí)。
• 示例：my_int = 5; my_int.append(6)。整數(shù)沒(méi)有 append 方法。

類(lèi)別2：用于程序設(shè)計(jì)和邏輯控制的異常

這類(lèi)異常通常由程序員主動(dòng) raise，以表明某種設(shè)計(jì)上的約定或狀態(tài)。

NotImplementedError (繼承自 RuntimeError)

• 何時(shí)使用：在父類(lèi)（尤其是抽象基類(lèi)）中定義一個(gè)方法，并強(qiáng)制要求所有子類(lèi)必須重寫(xiě)（實(shí)現(xiàn)）這個(gè)方法。它清楚地告訴其他開(kāi)發(fā)者：“這個(gè)功能需要你自己去實(shí)現(xiàn)”。

示例：

class Shape:
    def get_area(self):
        # 任何繼承自Shape的子類(lèi)都必須實(shí)現(xiàn)自己的get_area方法
        raise NotImplementedError("Subclasses must implement this method!")

class Square(Shape):
    def __init__(self, side):
        self.side = side
    
    # 如果不寫(xiě)下面的方法，調(diào)用 get_area() 就會(huì)報(bào)錯(cuò)
    def get_area(self):
        return self.side ** 2

# s = Shape()
# s.get_area()  # 這會(huì)立即引發(fā) NotImplementedError
sq = Square(5)
print(sq.get_area()) # 輸出 25

AssertionError

• 何時(shí)使用：當(dāng) assert 語(yǔ)句的條件為 False 時(shí)被觸發(fā)。它主要用于內(nèi)部自檢和調(diào)試，檢查程序在某個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)是否符合預(yù)期。它不應(yīng)該用于驗(yàn)證用戶(hù)輸入。

示例：

def process_data(data):
    assert isinstance(data, list), "Input data must be a list"
    # ... 后續(xù)處理 ...

process_data("not a list") # 引發(fā) AssertionError: Input data must be a list

RuntimeError

• 何時(shí)使用：當(dāng)發(fā)生一個(gè)不屬于任何其他明確類(lèi)別的錯(cuò)誤時(shí)。它是一個(gè)比較通用的錯(cuò)誤，通常表示發(fā)生了某些意想不到的外部事件。NotImplementedError 就是它的一個(gè)子類(lèi)。

類(lèi)別3：與外部環(huán)境交互的錯(cuò)誤

OSError

• 何時(shí)使用：當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)相關(guān)的錯(cuò)誤時(shí)，例如I/O操作失敗。它是一個(gè)廣泛的基類(lèi)。

它的重要子類(lèi)包括：

• FileNotFoundError: 試圖打開(kāi)一個(gè)不存在的文件。open('non_existent_file.txt')。
• PermissionError: 試圖以沒(méi)有權(quán)限的方式讀寫(xiě)文件。例如，試圖寫(xiě)入一個(gè)只讀文件。
• ConnectionError: 與網(wǎng)絡(luò)連接相關(guān)的問(wèn)題，如連接被拒絕 (ConnectionRefusedError)。
• TimeoutError: 一個(gè)操作在指定時(shí)間內(nèi)未能完成。

類(lèi)別4：算術(shù)和導(dǎo)入錯(cuò)誤

ArithmeticError

• 何時(shí)使用：所有數(shù)值計(jì)算錯(cuò)誤的基類(lèi)。

子類(lèi)包括：

• ZeroDivisionError: 除以零。1 / 0。
• OverflowError: 計(jì)算結(jié)果超出了數(shù)字類(lèi)型能表示的最大范圍。import math; math.exp(1000)。

ImportError

• 何時(shí)使用：當(dāng) import 語(yǔ)句無(wú)法找到或加載模塊時(shí)。
• ModuleNotFoundError (自 Python 3.6 起)：是 ImportError 的一個(gè)子類(lèi)，更明確地表示模塊本身未找到。
• 示例：import some_module_that_does_not_exist。

類(lèi)別5：語(yǔ)法錯(cuò)誤（特殊情況）

SyntaxError

• 何時(shí)發(fā)生：這是你在運(yùn)行代碼之前就會(huì)遇到的錯(cuò)誤。Python解釋器在解析代碼時(shí)發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法不正確。你不能在 try...except 塊中捕獲它，因?yàn)樗诖a執(zhí)行前就失敗了。
• IndentationError (子類(lèi))：最常見(jiàn)的語(yǔ)法錯(cuò)誤之一，代碼縮進(jìn)不正確。

三、創(chuàng)建你自己的自定義異常

當(dāng)內(nèi)置的異常類(lèi)型無(wú)法精確描述你的應(yīng)用程序特有的錯(cuò)誤時(shí)，最佳實(shí)踐是創(chuàng)建自己的異常類(lèi)。這能讓你的代碼更具可讀性和可維護(hù)性。

自定義異常應(yīng)該繼承自 Exception 或其某個(gè)合適的子類(lèi)。

示例：假設(shè)你在開(kāi)發(fā)一個(gè)與外部API交互的應(yīng)用。

# 1. 創(chuàng)建一個(gè)基礎(chǔ)的自定義異常類(lèi)
class MyAppError(Exception):
    """應(yīng)用程序所有自定義異常的基類(lèi)。"""
    pass

# 2. 創(chuàng)建更具體的異常類(lèi)
class APIResponseError(MyAppError):
    """當(dāng)API返回一個(gè)意外的或錯(cuò)誤的響應(yīng)時(shí)引發(fā)。"""
    def __init__(self, message, status_code):
        super().__init__(message)
        self.status_code = status_code

# 3. 在代碼中使用它
def get_user_data(user_id):
    # response = requests.get(f"https://api.example.com/users/{user_id}")
    # 模擬一個(gè)失敗的響應(yīng)
    status_code = 500
    if status_code != 200:
        raise APIResponseError(f"Failed to fetch data, API returned {status_code}", status_code)
    # return response.json()

# 4. 捕獲它
try:
    get_user_data(123)
except APIResponseError as e:
    print(f"Error communicating with API: {e}")
    print(f"Status code was: {e.status_code}")
except MyAppError as e:
    print(f"An application-specific error occurred: {e}")

總結(jié)

使用 內(nèi)置異常 來(lái)表示通用的編程錯(cuò)誤（如 ValueError, TypeError）。

使用 NotImplementedError 來(lái)定義接口和抽象方法，強(qiáng)制子類(lèi)實(shí)現(xiàn)。

使用 AssertionError 進(jìn)行內(nèi)部調(diào)試和狀態(tài)檢查。

當(dāng)內(nèi)置異常不足以描述你的特定問(wèn)題域時(shí)，創(chuàng)建自定義異常，以提高代碼的清晰度和健壯性。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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