Xử lý ngoại lệ là gì?

Một chương trình hỏi tuổi người dùng sớm muộn cũng sẽ nhận được "twenty" thay vì 20. Chuyển đổi đoạn văn bản đó là một lỗi runtime: int("twenty") ném ra ValueError, và nếu không có phương án nào cho nó, chương trình dừng lại. Xử lý ngoại lệ chính là phương án đó. Bạn đánh dấu đoạn code có thể thất bại và viết đoạn code sẽ chạy nếu nó thất bại thật.

answers = ["34", "twenty", "19"]

for text in answers:
    try:
        age = int(text)
        print("Next year you will be", age + 1)
    except ValueError:
        print("Not a number:", text)

print("Done")

Next year you will be 35
Not a number: twenty
Next year you will be 20
Done

Câu trả lời sai được báo ra, và vòng lặp tiếp tục với câu trả lời kế tiếp. Không có try, chương trình sẽ in ra một dòng rồi đến một traceback.

Xử lý ngoại lệ hoạt động thế nào

1. Code bên trong try chạy bình thường.
2. Một thao tác thất bại, và runtime ném ra một ngoại lệ (exception): một đối tượng có kiểu (ValueError) và thông báo (invalid literal for int() with base 10: 'twenty').
3. Khối try dừng lại ở dòng đó. Các dòng còn lại bị bỏ qua, vì thế "Next year you will be" không được in ra với "twenty".
4. Runtime so sánh kiểu của ngoại lệ với từng mệnh đề except, từ trên xuống dưới, và chạy mệnh đề đầu tiên khớp.
5. Sau khi trình xử lý chạy xong, chương trình tiếp tục từ dòng đầu tiên sau toàn bộ câu lệnh try.
6. Nếu không mệnh đề nào khớp, ngoại lệ rời khỏi hàm hiện tại và việc tìm kiếm tiếp tục ở hàm đã gọi nó, rồi ở nơi gọi hàm đó. Quá trình này gọi là tháo call stack (unwinding). Nếu việc tìm kiếm lên tới đỉnh chương trình mà vẫn không khớp, chương trình kết thúc kèm một traceback.

Bước 6 nghĩa là trình xử lý không nhất thiết phải nằm trong hàm nơi lỗi xảy ra. Ở đây lỗi xảy ra sâu hai tầng lời gọi, và trình xử lý ở cuối vẫn bắt được:

def parse_price(text):
    print("parsing", text)
    return float(text)

def total(prices):
    result = 0
    for p in prices:
        result += parse_price(p)
    return result

try:
    print(total(["4.50", "free", "3.20"]))
except ValueError as error:
    print("Could not add the prices:", error)

parsing 4.50
parsing free
Could not add the prices: could not convert string to float: 'free'

float("free") thất bại bên trong parse_price. Cả parse_price lẫn total đều không có trình xử lý, nên cả hai bị bỏ dở, và "3.20" không bao giờ được phân tích. Đây là lựa chọn thiết kế chính mà xử lý ngoại lệ trao cho bạn: xử lý lỗi ở nơi bạn biết phải làm gì với nó, thường là cách xa nơi nó xảy ra.

try, except, else và finally

Câu lệnh try của Python còn hai phần tùy chọn nữa. else chỉ chạy khi khối try kết thúc mà không có ngoại lệ. finally chạy trong mọi trường hợp: sau khi thành công, sau một ngoại lệ đã được xử lý, và cả khi hàm return từ bên trong try.

def divide(a, b):
    try:
        result = a / b
    except ZeroDivisionError:
        print("b was zero")
        return None
    else:
        print("no error")
        return result
    finally:
        print("finally runs either way")

print(divide(6, 3))
print(divide(6, 0))

no error
finally runs either way
2.0
b was zero
finally runs either way
None

finally là nơi đặt code dọn dẹp: đóng tệp, nhả khóa, đóng kết nối cơ sở dữ liệu. Trong Python, câu lệnh with tự động làm việc dọn dẹp này với tệp, và đó là lựa chọn thông thường cho tệp.

Tự ném ngoại lệ

Ngoại lệ không chỉ dành cho những lỗi mà ngôn ngữ phát hiện. Khi hàm của bạn nhận đầu vào nó không xử lý được, nó có thể ném một ngoại lệ để từ chối, và nơi gọi sẽ quyết định việc tiếp theo. Định nghĩa một lớp ngoại lệ nhỏ cho lỗi một cái tên mô tả đúng nó.

class InsufficientFunds(Exception):
    pass

def withdraw(balance, amount):
    if amount > balance:
        raise InsufficientFunds(f"cannot take {amount}, balance is {balance}")
    return balance - amount

print(withdraw(100, 30))

try:
    withdraw(100, 250)
except InsufficientFunds as error:
    print("Refused:", error)

70
Refused: cannot take 250, balance is 100

Python dùng raise. Java, C++ và JavaScript dùng throw cho cùng việc đó.

Xử lý ngoại lệ trong các ngôn ngữ khác

Cùng ví dụ phân tích dữ liệu đó trong Java trông như sau:

try {
    int age = Integer.parseInt("twenty");
    System.out.println(age + 1);
} catch (NumberFormatException e) {
    System.out.println("Not a number: " + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("done");
}

Java chia ngoại lệ thành hai nhóm. Checked exception, như IOException, mô tả những vấn đề nằm ngoài tầm kiểm soát của chương trình, và trình biên dịch từ chối build code không bắt cũng không khai báo chúng. Unchecked exception, các lớp con của RuntimeException như NullPointerException, thường có nghĩa là có bug, và trình biên dịch không bắt bạn phải xử lý chúng.

Lỗi thường gặp

• Bắt mọi thứ. Một except: trơn trong Python bắt luôn cả KeyboardInterrupt, khiến Ctrl+C không còn tác dụng, còn except Exception: bắt cả những bug bạn chưa từng tính đến. Hãy bắt đúng kiểu cụ thể mà bạn biết cách xử lý.
• Nuốt mất lỗi. except ValueError: pass giấu đi vấn đề. Ít nhất hãy in ra hoặc ghi log điều gì đã sai.
• Khối try quá lớn. Chỉ bao quanh những dòng có thể ném ra ngoại lệ bạn đang bắt, để một lỗi không liên quan không bị xử lý nhầm.
• Bắt bug thay vì sửa bug. Một IndexError từ vòng lặp chạy quá một bước là lỗi trong code. Xử lý nó chỉ giữ cho đoạn code sai tiếp tục tồn tại.
• Mong catch ngăn được crash trong C hoặc C++. Segmentation fault là một tín hiệu từ hệ điều hành, không phải ngoại lệ, và trên Linux và macOS một catch (...) của C++ không bao giờ thấy nó.

Học tiếp ở đâu

Những lỗi mà xử lý ngoại lệ phản ứng được mô tả ở trang lỗi runtime, còn lỗi crash mà nó không bắt được nằm ở trang segmentation fault. Để xem đầy đủ cú pháp, hãy đọc các hướng dẫn về ngoại lệ trong Python, try và catch trong Java, ngoại lệ trong C++ và try và catch trong JavaScript. Khóa học Java và khóa học Python đều có bài tập thực tế để luyện chúng.