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    Python3:Python 錯誤、調試和測試

    • 發布: yalarc
    • 來源: 猿來如癡
    • 時間:2018-02-02 15:42

    本系列主要學習Python的基本使用和語法知識,后續可能會圍繞著AI學習展開。
    Python3 (1) Python語言的簡介
    Python3 (2) Python語法基礎
    Python3 (3) Python函數
    Python3 (4) Python高級特性
    Python3(5) Python 函數式編程
    Python3(6) Python 模塊
    Python3(7) Python 面向對象編程
    Python3(8) Python 面向對象高級編程
    對于編程來說,調試與處理bug占用的時間遠遠高于開發的時間。所以學會調試bug,分析bug , 解決bug 是編程的一個重要能力,想當初自己剛學java的時候,沒人教過自己如何調試,在工作中摸索了小半年才真正的學會如何斷點調試,如何分析、解決bug,調試其實各種語言大同小異,但是我覺得有必要專門來寫,因為它非常重要。上一篇由于時間和篇幅原因,遺留下一個問題,如何設計ORM框架?現在我們從這里說起。

    設計 ORM 框架

    上一篇介紹了python 面向對象高級編程,涉及到的內容非常的燒腦,講到metaclass元類時,腦細胞已經不太夠用了,為了少死點腦細胞,就把這個元類的應用:ORM框架擱置了,我們從這里講起,元類其實字面意思就是類的元老,有資格創建和修改類。

    ORM全稱“Object Relational Mapping”,即對象-關系映射,就是把關系數據庫庫的字段映射為一個對象,也就是一個類對應一個表。這樣我們不必直接使用SQL語句,通過ORM框架來進行映射,ORM框架定義的類必須是動態的,使用者根據自己的表結構來定義自己需要的類。

    #!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- # 定義Field類,它負責保存數據庫表的字段名和字段類型 class Field(object):    def __init__(self, name, column_type):        self.name = name
            self.column_type = column_type
        def __str__(self):        return '<%s:%s>' % (self.__class__.__name__, self.name) # 在Field基礎上定義 各種類型的xxxField class StringField(Field):    def __init__(self, name):        super(StringField, self).__init__(name, 'varchar(100)') class IntegerField(Field):    def __init__(self, name):        super(IntegerField, self).__init__(name, 'bigint') # 類的模板定義  ModelMetaclass class ModelMetaclass(type):    def __new__(cls, name, bases, attrs):        # 排除掉對Model類的修改,Model類中有metaclass是具體數據表類的父類,不能自己實現只提供繼承        if name=='Model':
                return type.__new__(cls, name, bases, attrs)
            print('Found model: %s' % name)
            # 保存Field 屬性到mappings中        mappings = dict()
            for k, v in attrs.items():
                if isinstance(v, Field):
                    print('Found mapping: %s ==> %s' % (k, v))
                    mappings[k] = v
            # 刪除attrs中Field屬性,防止運行時,實例的屬性遮蓋類的同名屬性出現異常        for k in mappings.keys():
                attrs.pop(k)
            # 保存屬性和列的映射關系        attrs['__mappings__'] = mappings
            # 假設表名和類名一致        attrs['__table__'] = name
            return type.__new__(cls, name, bases, attrs) # 創建具體數據表的基類 class Model(dict, metaclass=ModelMetaclass):    def __init__(self, **kw):        super(Model, self).__init__(**kw)
        def __getattr__(self, key):        try:
                return self[key]
            except KeyError:
                raise AttributeError(r"'Model' object has no attribute '%s'" % key)
        def __setattr__(self, key, value):        self[key] = value
        # 定義一個操作數據庫的方法    def save(self):        fields = []
            params = []
            args = []
            for k, v in self.__mappings__.items():
                fields.append(v.name)
                params.append('?')
                args.append(getattr(self, k, None))
            # 拼接sql語句        sql = 'insert into %s (%s) values (%s)' % (self.__table__, ','.join(fields), ','.join(params))
            print('SQL: %s' % sql)
            print('ARGS: %s' % str(args)) # 定義一個具體的數據表類,繼承Model class User(Model):    # 定義類的屬性到列的映射:    id = IntegerField('id')
        name = StringField('username')
        email = StringField('email')
        password = StringField('password') # 創建一個實例: u = User(id=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd') # 保存到數據庫: u.save() 

    輸出結果:

    Found model: User
    Found mapping: id ==> <IntegerField:id>
    Found mapping: name ==> <StringField:username>
    Found mapping: email ==> <StringField:email>
    Found mapping: password ==> <StringField:password>
    SQL: insert into User (id,username,email,password) values (?,?,?,?)
    ARGS: [12345, 'Michael', 'test@orm.org', 'my-pwd'] 

    這就是一個ORM框架的基本原理代碼,我們實現了一個插入的操作,執行流程:用戶根據表的結構定義了一個User類,Python解釋器在創建類時會查找是否存在metaclass元類,在Model類中找到ModelMetaclass元類,之后就去創建元類,元類會根據User類的屬性生成一個__mappings字典,在Model中根據__mappings__字典創建各種方法去執行與數據庫交互。最后就在User類完全不知情的情況下生成了各種與數據庫交互的方法。不必去執行各種 sql 語句,這就是一個典型的ORM框架原理。

    錯誤產生的情景

    • 程序編寫導致的問題,這個是程序員邏輯考慮不周全造成的。

    • 用戶交互導致的問題,沒有按設計的規則進行交互。

    • 程序運行時產生的問題,這個異常是硬件、網路等外在因素產生的問題。
      Python中內置了一系列的處理錯誤的機制。是程序永遠處于可控的狀態。

    錯誤處理

    try...except...finally...是python內置的錯誤處理機制。

    #!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- try:
        print('try...')
        r = 10 / 0    print('result:', r) except ValueError as e:
        print('ValueError:', e) except ZeroDivisionError as e:
        print('ZeroDivisionError:', e) else:
        print('no error!') finally:
        print('finally...') 

    輸出結果:

    try...
    ZeroDivisionError: division by zero finally... # ----r = 10 / 1 沒有發生異常----- try...
    result: 10.0 no error! finally... 

    python中try...except...finally...與java中的try...catch...finally...使用規則是相同的。

    • try...except包含的代碼塊如果發生異常,根據異常類型執行對應的except代碼,只要執行了except語句,代碼塊就會被截住,不論下面是否還有異常,執行完except語句,如果有finally就會執行finallyfinally不是必須的。

    • try...except含的代碼塊沒有發生異常,如果有else會執行else語句,else不是必須的,接著如果有finally就會執行finallyfinally不是必須的。

    • try...except...finally...可以進行嵌套。

    錯誤類型及繼承關系

    BaseException
     +-- SystemExit +-- KeyboardInterrupt +-- GeneratorExit +-- Exception      +-- StopIteration      +-- StopAsyncIteration      +-- ArithmeticError      |    +-- FloatingPointError      |    +-- OverflowError      |    +-- ZeroDivisionError      +-- AssertionError      +-- AttributeError      +-- BufferError      +-- EOFError      +-- ImportError      |    +-- ModuleNotFoundError      +-- LookupError      |    +-- IndexError      |    +-- KeyError      +-- MemoryError      +-- NameError      |    +-- UnboundLocalError      +-- OSError      |    +-- BlockingIOError      |    +-- ChildProcessError      |    +-- ConnectionError      |    |    +-- BrokenPipeError      |    |    +-- ConnectionAbortedError      |    |    +-- ConnectionRefusedError      |    |    +-- ConnectionResetError      |    +-- FileExistsError      |    +-- FileNotFoundError      |    +-- InterruptedError      |    +-- IsADirectoryError      |    +-- NotADirectoryError      |    +-- PermissionError      |    +-- ProcessLookupError      |    +-- TimeoutError      +-- ReferenceError      +-- RuntimeError      |    +-- NotImplementedError      |    +-- RecursionError      +-- SyntaxError      |    +-- IndentationError      |         +-- TabError      +-- SystemError      +-- TypeError      +-- ValueError      |    +-- UnicodeError      |         +-- UnicodeDecodeError      |         +-- UnicodeEncodeError      |         +-- UnicodeTranslateError      +-- Warning           +-- DeprecationWarning           +-- PendingDeprecationWarning           +-- RuntimeWarning           +-- SyntaxWarning           +-- UserWarning           +-- FutureWarning           +-- ImportWarning           +-- UnicodeWarning           +-- BytesWarning           +-- ResourceWarning 

    錯誤棧

    python 中錯誤也會一層層像上拋出,并且不需要像java 等語言通過throw來標識,它會自動向上拋出。如果代碼層面沒有處理,最后被Python解釋器捕獲,打印一個錯誤信息,然后程序退出。

    #!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- import logging def foo(s):    return 10 / s def bar(s):    return foo(s) * 2 def main():    try:
            bar('0')
        except Exception as e:
          #  logging.exception(e)        print('Error:', e)
        finally:
            print('finally...')
    main() 

    輸出結果:

    Error: unsupported operand type(s) for /: 'int' and 'str'
    finally... # ----如果沒有進行異常捕獲----- Traceback (most recent call last):
      File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 19, in <module>
        main()
      File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 11, in main    bar('0')
      File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 8, in bar
        return foo(s) * 2  File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 5, in foo
        return 10 / s
    TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'int' and 'str' #----通過logging.exception(e)打印錯誤信息---- ERROR:root:unsupported operand type(s) for /: 'int' and 'str' Traceback (most recent call last):
      File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 14, in main    bar('0')
      File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 10, in bar
        return foo(s) * 2  File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 7, in foo
        return 10 / s
    TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'int' and 'str' 

    如果我們在代碼中進行錯誤捕獲,我們會看到錯誤在foo()中產生,但是在main()中捕獲,錯誤進行向上的拋出,如果沒有錯誤捕獲,系統會打印出錯誤棧信息。并退出執行。如果使用logging.exception(e)我們也會打印出全部的錯誤棧信息。

    自定義錯誤

    python中的錯誤是一個個類的實例,創建并拋出的,所以我們也可以自定義自己的錯誤類型,并且手動拋出 raise關鍵字就是手動拋出異常。

    #!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- class FooError(ValueError):    pass def foo(s):    n = int(s)
        if n==0:
            raise FooError('invalid value: %s' % s)
        return 10 / n
    foo('0') 

    輸出結果:

    Traceback (most recent call last):
      File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 13, in <module>
        foo('0')
      File "F:/python/HelloWord/def_func.py", line 10, in foo
        raise FooError('invalid value: %s' % s)
    __main__.FooError: invalid value: 0 
    • 根據自定義的錯誤,我們可以根據具體的業務邏輯,拋出自定義的錯誤信息。方便用戶或者調用你的代碼的人理解。

    • raise 還可以將錯誤繼續拋出,在except中,使用raise 可以將錯誤原樣拋出,也可以改變錯誤類型進行拋出。

    調試

    print

    通過print 輸出可能出錯的變量,我們可以通過錯誤信息和print 輸出的內容來進行修改bug,但是print在測試完成后還需要刪除。

    assert

    斷言assert的使用,就是我們在邏輯層面做的一個if判斷相當于raise-if-not,如果assert n != 0, 'n is zero!'中的n != 0True代碼繼續執行,如果是False會打印出AssertionError: n is zero!錯誤。斷言可以通過python -O err.py來屏蔽。

    logging

    logging 的使用與 android中的log的使用時大同小異的,分為幾種級別,方便過濾信息。logging可以輸出到文件 如:logging.basicConfig(filename='example.log',level=logging.ERROR) 輸出到example.log文件中。

    pdb

    啟動Python的單步調試器pdb,程序一行行執行。可以采用pdb.set_trace()在代碼中設置斷點。

    IDE斷點調試

    例如 PyCharm 我們可以打斷點進行Debug模式下運行。

    單元測試

    單元測試就是將某一個模塊 通過編寫一個測試用例在測試。

    文檔測試

    根據文檔中注釋的測試代碼來進行測試。

    最后總結一下 Python中錯誤、調試、測試 ,首先我們要清楚產生bug 的3種情景 程序邏輯問題,用戶操作問題,硬件 、網絡等外在因素問題,其次要知道Python 中有內置的錯誤處理機制 ,錯誤類型都繼承自BaseException,接著我們可以通過幾種方式來打印錯誤信息,在IDE 上可以通過斷點來調試bug 。

    參考

    https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/001431913726557e5e43e1ee8d54ee486bddc3f607afb75000

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