漲知識！Python 的異常信息還能這樣展現
簡介
在日常開發中，我們的大部分時間都會花在閱讀traceback模塊信息以及調試代碼上。本文我們將改進traceback模塊，讓其中的提示信息更加簡潔準確。
基于這一目的，我們將會自定義Exception Hooks(異常處理鉤子)，用來去除traceback中的冗余信息，只留下解決報錯所需的內容。此外，我還會介紹一些好用的第三方庫，你可以直接使用其中的Exception Hooks，來簡化traceback模塊。
Exception Hooks
假如程序的異常信息沒有被try/catch捕獲到，python解釋器就會調用sys.excepthook()函數，它會接收3個參數，分別是：type, value, traceback。這個函數也被稱為Exception Hook，會輸出程序的異常信息。
我們來看看下面這個例子：
import sys
def exception_hook(exc_type, exc_value, tb):
print('Traceback:')
filename = tb.tb_frame.f_code.co_filename
name = tb.tb_frame.f_code.co_name
line_no = tb.tb_lineno
print(f"File {filename} line {line_no}, in {name}")
# Exception type 和 value
print(f"{exc_type.__name__}, Message: {exc_value}")
sys.excepthook = exception_hook
在這個例子中，我們可以從traceback (tb)對象中獲取到異常信息出現的位置，位置信息包括：文件名(f_code.co_filename),函數/模塊名(f_code.co_name), 和行數(tb_lineno)。此外，我們可以使用exc_type和exc_value變量來獲取異常信息的內容。
當我們調用一個會產生錯誤的函數時，exception_hook會輸出如下內容：
def do_stuff():
# 寫一段會產生異常的代碼
raise ValueError("Some error message")
do_stuff()
# Traceback:
# File /home/some/path/exception_hooks.py line 22, in <module>
# ValueError, Message: Some error message
上述例子提供了一部分異常信息，但要想獲取調試代碼所需的全部信息，并知道異常出現的時間及位置，我們還需要深入研究下traceback對象：
def exception_hook(exc_type, exc_value, tb):
local_vars = {}
while tb:
filename = tb.tb_frame.f_code.co_filename
name = tb.tb_frame.f_code.co_name
line_no = tb.tb_lineno
print(f"File {filename} line {line_no}, in {name}")
local_vars = tb.tb_frame.f_locals
tb = tb.tb_next
print(f"Local variables in top frame: {local_vars}")
...
# File /home/some/path/exception_hooks.py line 41, in <module>
# File /home/some/path/exception_hooks.py line 7, in do_stuff
# Local variables in top frame: {'some_var': 'data'}
由上面的例子可以看出，traceback對象(tb)本質上是一個鏈表 - 存儲著所有出現的exceptions。因此可以使用tb_next對tb進行遍歷，并打印每一個異常的信息。在此基礎上，還可以使用tb_frame.f_locals屬性將變量輸出到console中，這有助于調試代碼。
使用traceback對象輸出異常信息是可行的，但是比較麻煩，此外輸出的信息可讀性較差。更方便的做法是使用traceback模塊，該模塊內置了許多提取異常信息的輔助函數。
目前我們已經介紹了Exception Hooks的基礎知識，接下來我們可以自定義一個exception hooks，并加入一些實用的特性。
自定義Exception Hooks
- 我們還可以讓異常信息自動存入文件中，在之后調試代碼的時候查看：
LOG_FILE_PATH = "./some.log"
FILE = open(LOG_FILE_PATH, mode="w")
def exception_hook(exc_type, exc_value, tb):
FILE.write("*** Exception: ***\n")
traceback.print_exc(file=FILE)
FILE.write("\n*** Traceback: ***\n")
traceback.print_tb(tb, file=FILE)
# *** Exception: ***
# NoneType: None
#
# *** Traceback: ***
# File "/home/some/path/exception_hooks.py", line 82, in <module>
# do_stuff()
# File "/home/some/path/exception_hooks.py", line 7, in do_stuff
# raise ValueError("Some error message")
- 異常信息默認會存儲到stderr中，如果你想改變存儲位置，可以這樣做：
import logging
logging.basicConfig(
level=logging.CRITICAL,
format='[%(asctime)s] {%(pathname)s:%(lineno)d} %(levelname)s - %(message)s',
datefmt='%H:%M:%S',
stream=sys.stdout
)
def exception_hook(exc_type, exc_value, exc_traceback):
logging.critical("Uncaught exception:", exc_info=(exc_type, exc_value, exc_traceback))
# [17:28:33] {/home/some/path/exception_hooks.py:117} CRITICAL - Uncaught exception:
# Traceback (most recent call last):
# File "/home/some/path/exception_hooks.py", line 122, in <module>
# do_stuff()
# File "/home/some/path/exception_hooks.py", line 7, in do_stuff
# raise ValueError("Some error message")
# ValueError: Some error message
- 我們還可以給提示信息的某一部分設置顏色：
# pip install colorama
from colorama import init, Fore
init(autoreset=True) # Reset the color after every print
def exception_hook(exc_type, exc_value, tb):
local_vars = {}
while tb:
filename = tb.tb_frame.f_code.co_filename
name = tb.tb_frame.f_code.co_name
line_no = tb.tb_lineno
# Prepend desired color (e.g. RED) to line
print(f"{Fore.RED}File {filename} line {line_no}, in {name}")
local_vars = tb.tb_frame.f_locals
tb = tb.tb_next
print(f"{Fore.GREEN}Local variables in top frame: {local_vars}")
除了上面介紹的例子，你還可以輸出每一幀的局部變量，或者找到出現異常的行中所引用的變量。這些Exception Hooks已經很成熟了，相比于自定義Exception hooks，我建議你閱讀下其他開發者的源碼，學習下他們的設計思路。
- 輸出每一幀的局部變量[1]
- 找到出現異常的行中所引用的變量[2]
第三方庫中的Exception Hooks
自定義一個Exception Hook很有趣，但許多第三方庫已經實現這一功能了。與其自己造輪子，不如看看其他優秀的工具。
- 首先，我個人最喜歡的是Rich,可以直接用pip進行安裝，隨后導入使用。如果你只想在一個例子中使用，可以這樣做：python -m rich.traceback
# https://rich.readthedocs.io/en/latest/traceback.html
# pip install rich
# python -m rich.traceback
from rich.traceback import install
install(show_locals=True)
do_stuff() # Raises ValueError
- better_exceptions也很受歡迎，我們需要先設置環境變量BETTER_EXCEPTIONS=1，再用pip安裝。此外，如果你的TERM變量不是xterm，還要把SUPPORTS_COLOR設置為True。
# https://github.com/Qix-/better-exceptions
# pip install better_exceptions
# export BETTER_EXCEPTIONS=1
import better_exceptions
better_exceptions.MAX_LENGTH = None
# 檢查你的 TERM 變量是否被設置為 `xterm`, 如果沒有執行以下操作
# See issue: https://github.com/Qix-/better-exceptions/issues/8
better_exceptions.SUPPORTS_COLOR = True
better_exceptions.hook()
do_stuff() # Raises ValueError
- 使用最方便的庫是pretty_errors，只需導入即可：
# https://github.com/onelivesleft/PrettyErrors/
# pip install pretty_errors
import pretty_errors
# 如果你對默認配置滿意的話，則無需修改
pretty_errors.configure(
filename_display = pretty_errors.FILENAME_EXTENDED,
line_number_first = True,
display_link = True,
line_color = pretty_errors.RED + '> ' + pretty_errors.default_config.line_color,
code_color = ' ' + pretty_errors.default_config.line_color,
truncate_code = True,
display_locals = True
)
do_stuff()
除了直接導入外，上面的代碼還顯示了該庫的一些可選配置。更多的配置可以查看這里：配置[3]
- IPython的ultratb模塊
# https://ipython.readthedocs.io/en/stable/api/generated/IPython.core.ultratb.html
# pip install ipython
import IPython.core.ultratb
# Also ColorTB, FormattedTB, ListTB, SyntaxTB
sys.excepthook = IPython.core.ultratb.VerboseTB(color_scheme='Linux') # Other colors: NoColor, LightBG, Neutral
do_stuff()
- stackprinter庫
# https://github.com/cknd/stackprinter
# pip install stackprinter
import stackprinter
stackprinter.set_excepthook(style='darkbg2')
do_stuff()
結論
本文我們學習了如何自定義Exception Hooks,但我更推薦使用第三方庫。你可以在本文介紹的第三方庫中任選一個喜歡的，用到項目中。需要注意的是使用自定義Exception Hooks可能會丟失某些關鍵信息，例如：本文中的某些例子中，輸出中缺少文件路徑，在遠程調試代碼這無疑很不方便，因此，需要謹慎使用。
