單例、異常、eval函數
- 2020 年 1 月 16 日
- 筆記
一、單例
01. 單例設計模式
- 設計模式
- 設計模式 是 前人工作的總結和提煉，通常，被人們廣泛流傳的設計模式都是針對 某一特定問題 的成熟的解決方案
- 使用 設計模式 是為了可重用程式碼、讓程式碼更容易被他人理解、保證程式碼可靠性
- 單例設計模式
- 目的 —— 讓 類 創建的對象，在系統中 只有 唯一的一個實例
- 每一次執行 類名() 返回的對象，記憶體地址是相同的
單例設計模式的應用場景
- 音樂播放 對象
- 回收站 對象
- 印表機 對象
- ……
02. __new__ 方法
- 使用 類名() 創建對象時， Python 的解釋器 首先 會 調用 __new__ 方法為對象 分配空間
- __new__ 是一個 由 object 基類提供的 內置的靜態方法，主要作用有兩個：
- 1) 在記憶體中為對象 分配空間
- 2) 返回 對象的引用
- Python 的解釋器獲得對象的 引用 後，將引用作為 第一個參數，傳遞給 __init__ 方法
重寫 __new__ 方法 的程式碼非常固定！
- 重寫 __new__ 方法 一定要 return super().__new__(cls)
- 否則 Python 的解釋器 得不到 分配了空間的 對象引用，就不會調用對象的初始化方法
- 注意： __new__ 是一個靜態方法，在調用時需要 主動傳遞 cls 參數
class MusicPlayer(object): def __new__(cls, *args, **kwargs): # 如果不返回任何結果， return super().__new__(cls) def __init__(self): print("音樂播放器初始化") yunplayer = MusicPlayer() print(yunplayer)
03. Python 中的單例
單例 —— 讓 類 創建的對象，在系統中 只有 唯一的一個實例
- 定義一個 類屬性，初始值是 None，用於記錄 單例對象的引用
- 重寫 __new__ 方法
- 如果 類屬性 is None，調用父類方法分配空間，並在類屬性中記錄結果
- 返回 類屬性 中記錄的 對象引用
class MusicPlayer(object): # 定義類屬性記錄單例對象引用 instance = None def __new__(cls, *args, **kwargs): if cls.instance is None: return super().__new__(cls) return cls.instance
只執行一次初始化工作
- 在每次使用 類名() 創建對象時, Python 的解釋器都會自動調用兩個方法：
- __new__分配空間
- __init__對象初始化
- 在上一小節對 __new__ 方法改造之後，每次都會得到 第一次被創建對象的引用
- 但是：初始化方法還會被再次調用
需求
- 讓 初始化動作 只被 執行一次
解決辦法
- 定義一個類屬性 init_flag 標記是否 執行過初始化動作，初始值為 False
- 在 __init__ 方法中，判斷 init_flag，如果為 False 就執行初始化動作
- 然後將 __init__ 設置為 True
- 這樣，再次 自動 調用 __init__ 方法時，初始化動作就不會被再次執行 了
class MusicPlayer(object): # 記錄第一個被創建對象的引用 instance = None # 記錄是否執行過初始化動作 init_flag = False def __new__(cls, *args, **kwargs): # 1.判斷類屬性是否為空對象 if cls.instance is None: # 2.調用父類方法，為第一個對象分配空間 return super().__new__(cls) # 3.返回類屬性保存的對象引用 return cls.instance def __init__(self): if not MusicPlayer.init_flag: print("音樂播放器初始化") MusicPlayer.init_flag = True # 創建對個對象 player1 = MusicPlayer() print(player1) player2 = MusicPlayer() print(player2)
二、異常
01. 異常的概念
- 程式在運行時，如果 Python 解釋器 遇到 到一個錯誤，會停止程式的執行，並且提示一些錯誤資訊，這就是 異常
- 程式停止執行並且提示錯誤資訊 這個動作，我們通常稱之為：拋出(raise)異常
程式開發時，很難將 所有的特殊情況 都處理的面面俱到，通過 異常捕獲 可以針對突發事件做集中的處理，從而保證程式的 穩定性和健壯性
02. 捕獲異常
2.1 簡單的捕獲異常語法
- 在程式開發中，如果 對某些程式碼的執行不能確定是否正確，可以增加 try(嘗試) 來 捕獲異常
- 捕獲異常最簡單的語法格式：
try: 嘗試執行的程式碼 except: 出現錯誤的處理
- try 嘗試，下方編寫要嘗試程式碼，不確定是否能夠正常執行的程式碼
- except 如果不是，下方編寫嘗試失敗的程式碼
簡單異常捕獲演練 —— 要求用戶輸入整數
try: # 提示用戶輸入一個數字 num = int(input("請輸入數字：")) except: print("請輸入正確的數字")
2.2 錯誤類型捕獲
- 在程式執行時，可能會遇到 不同類型的異常，並且需要 針對不同類型的異常，做出不同的響應，這個時候，就需要捕獲錯誤類型了
- 語法如下：
try: # 嘗試執行的程式碼 pass except 錯誤類型1: # 針對錯誤類型1，對應的程式碼處理 pass except (錯誤類型2, 錯誤類型3): # 針對錯誤類型2 和 3，對應的程式碼處理 pass except Exception as result: print("未知錯誤 %s" % result)
- 當 Python 解釋器 拋出異常 時，最後一行錯誤資訊的第一個單詞，就是錯誤類型
異常類型捕獲演練 —— 要求用戶輸入整數
需求
- 提示用戶輸入一個整數
- 使用 8 除以用戶輸入的整數並且輸出
try: num = int(input("請輸入整數：")) result = 8 / num print(result) except ValueError: print("請輸入正確的整數") except ZeroDivisionError: print("除 0 錯誤")
捕獲未知錯誤
- 在開發時，要預判到所有可能出現的錯誤，還是有一定難度的
- 如果希望程式 無論出現任何錯誤，都不會因為 Python 解釋器 拋出異常而被終止，可以再增加一個 except
語法如下：
except Exception as result: print("未知錯誤 %s" % result)
2.3 異常捕獲完整語法
- 在實際開發中，為了能夠處理複雜的異常情況，完整的異常語法如下： 提示：
- 有關完整語法的應用場景，在後續學習中，結合實際的案例會更好理解
- 現在先對這個語法結構有個印象即可
try: # 嘗試執行的程式碼 pass except 錯誤類型1: # 針對錯誤類型1，對應的程式碼處理 pass except 錯誤類型2: # 針對錯誤類型2，對應的程式碼處理 pass except (錯誤類型3, 錯誤類型4): # 針對錯誤類型3 和 4，對應的程式碼處理 pass except Exception as result: # 列印錯誤資訊 print(result) else: # 沒有異常才會執行的程式碼 pass finally: # 無論是否有異常，都會執行的程式碼 print("無論是否有異常，都會執行的程式碼")
- else 只有在沒有異常時才會執行的程式碼
- finally 無論是否有異常，都會執行的程式碼
- 之前一個演練的 完整捕獲異常 的程式碼如下：
try: num = int(input("請輸入整數：")) result = 8 / num print(result) except ValueError: print("請輸入正確的整數") except ZeroDivisionError: print("除 0 錯誤") except Exception as result: print("未知錯誤 %s" % result) else: print("正常執行") finally: print("執行完成，但是不保證正確")
03. 異常的傳遞
- 異常的傳遞 —— 當 函數/方法 執行 出現異常，會 將異常傳遞 給 函數/方法 的 調用一方
- 如果 傳遞到主程式，仍然 沒有異常處理，程式才會被終止
提示
- 在開發中，可以在主函數中增加 異常捕獲
- 而在主函數中調用的其他函數，只要出現異常，都會傳遞到主函數的 異常捕獲 中
- 這樣就不需要在程式碼中，增加大量的 異常捕獲，能夠保證程式碼的整潔
需求
- 定義函數 demo1() 提示用戶輸入一個整數並且返回
- 定義函數 demo2() 調用 demo1()
- 在主程式中調用 demo2()
def demo1(): return int(input("請輸入一個整數：")) def demo2(): return demo1() try: print(demo2()) except ValueError: print("請輸入正確的整數") except Exception as result: print("未知錯誤 %s" % result)
04. 拋出 raise 異常
4.1 應用場景
- 在開發中，除了 程式碼執行出錯 Python 解釋器會 拋出 異常之外
- 還可以根據 應用程式 特有的業務需求 主動拋出異常
示例
- 提示用戶 輸入密碼，如果 長度少於 8，拋出 異常
注意
- 當前函數 只負責 提示用戶輸入密碼，如果 密碼長度不正確，需要其他的函數進行額外處理
- 因此可以 拋出異常，由其他需要處理的函數 捕獲異常
4.2 拋出異常
- Python 中提供了一個 Exception 異常類
- 在開發時，如果滿足 特定業務需求時，希望 拋出異常，可以：
- 創建 一個 Exception 的 對象
- 使用 raise 關鍵字 拋出 異常對象
需求
- 定義 input_password 函數，提示用戶輸入密碼
- 如果用戶輸入長度 < 8，拋出異常
- 如果用戶輸入長度 >=8，返回輸入的密碼
def input_password(): # 1. 提示用戶輸入密碼 pwd = input("請輸入密碼：") # 2. 判斷密碼長度，如果長度 >= 8，返回用戶輸入的密碼 if len(pwd) >= 8: return pwd # 3. 密碼長度不夠，需要拋出異常 # 1> 創建異常對象 - 使用異常的錯誤資訊字元串作為參數 ex = Exception("密碼長度不夠") # 2> 拋出異常對象 raise ex try: user_pwd = input_password() print(user_pwd) except Exception as result: print("發現錯誤：%s" % result)
三、eval 函數
eval() 函數十分強大 —— 將字元串 當成 有效的表達式 來求值 並 返回計算結果
# 基本的數學計算 In [1]: eval("1 + 1") Out[1]: 2 # 字元串重複 In [2]: eval("'*' * 10") Out[2]: '**********' # 將字元串轉換成列表 In [3]: type(eval("[1, 2, 3, 4, 5]")) Out[3]: list # 將字元串轉換成字典 In [4]: type(eval("{'name': 'xiaoming', 'age': 18}")) Out[4]: dict
案例 – 計算器
需求
- 提示用戶輸入一個 加減乘除混合運算
- 返回計算結果
input_str = input("請輸入一個算術題：") print(eval(input_str))
不要濫用 eval
在開發時千萬不要使用 eval 直接轉換 input 的結果
__import__('os').system('ls')
- 等價程式碼
import os os.system("終端命令")
- 執行成功，返回 0
- 執行失敗，返回錯誤資訊
