模块、包与异常处理

学到这里，你已经会写越来越多的 Python 代码了。接下来会遇到三个非常现实的问题：

代码多起来以后，怎么拆分文件
别人写好的功能，怎么导入进来直接用
程序运行出错时，怎么优雅处理而不是直接崩掉

这三个问题，看起来分别属于不同方向，但实际上它们都和“让程序更像一个真正项目”有关。

所以这一节的重点，不只是会写几行 import 或 try...except，而是开始建立工程化思维。

本节目标

理解什么是模块和包
学会使用 import 导入模块
理解标准库和自定义模块
学会使用几个高频标准库
理解什么是异常
学会使用 try...except 处理错误
知道什么时候应该处理异常，什么时候应该先排查原因

为什么代码需要拆成模块

当你刚开始学习时，所有代码写在一个文件里问题不大。

例如：

一个练习题
一个几十行的小脚本
一个简单计算器

但随着功能变多，你会很快发现：

一个文件越来越长
不同功能混在一起
找代码越来越慢
修改某一部分时容易影响其他部分

这时就需要“模块化”。

模块化的核心思想很简单：

一个文件负责一类功能
不同功能拆到不同文件里
需要的时候再导入使用

模块是什么

在 Python 里，一个 .py 文件通常就可以看成一个模块。

例如你有一个文件叫 tools.py：

python

def add(a, b):
    return a + b


def sub(a, b):
    return a - b

那么 tools.py 就是一个模块。

它的意义是：把相关功能集中放在一起，方便复用。

如何导入模块

最基础的 `import`

python

import math

print(math.sqrt(16))

输出结果：

text

4.0

这里的意思是：

导入 math 模块
通过 math.sqrt() 调用里面的平方根函数

这种写法很清晰，因为你一眼就能知道 sqrt 是来自 math 模块。

`from ... import ...`

python

from math import sqrt

print(sqrt(25))

输出结果：

text

5.0

这种写法更短，但也要注意：如果导入太多名字，代码可读性可能会下降。

起别名

python

import datetime as dt

print(dt.datetime.now().year)

输出结果示例：

text

给模块起别名常用于：

模块名很长
代码中会频繁使用
行业内已经有常见缩写习惯

自定义模块

标准库是别人帮你准备好的模块，但你自己也可以写模块。

例如新建一个 tools.py：

python

def add(a, b):
    return a + b


def say_hello(name):
    return f"你好，{name}"

然后在另一个文件里使用：

python

import tools

print(tools.add(10, 20))
print(tools.say_hello("小明"))

输出结果：

text

30
你好，小明

这就是最基础的“自己写模块，再导入使用”。

包是什么

如果模块再多一些，只靠一个目录已经不好管理了，这时就会出现包。

你可以先把包理解成：用来组织多个模块的目录。

例如：

text

utils/
  math_tools.py
  string_tools.py
  file_tools.py

这里的 utils 就可以理解成一个包结构。

零基础阶段你不需要一开始就深挖包的各种细节，但至少要先建立这个认知：

模块是单个功能文件
包是模块的组织方式

标准库是什么

标准库就是 Python 安装后自带的一批常用模块。

优点是：

不需要额外安装
直接导入就能使用
覆盖大量常见场景

你后面最常接触的标准库包括：

json
time
datetime
logging
base64
os
re

下面我们挑几个高频模块做最基础说明。

`json`：处理 JSON 数据

python

import json

data = {"name": "小明", "age": 18}
text = json.dumps(data, ensure_ascii=False)

print(text)
print(type(text))

输出结果：

text

{"name": "小明", "age": 18}
<class 'str'>

作用：

Python 对象转 JSON 字符串
接口数据处理
配置文件保存

`time`：时间戳和暂停

python

import time

print(time.time())
time.sleep(1)
print("1 秒后继续")

输出结果示例：

text

1713945600.123456
1 秒后继续

作用：

统计耗时
请求间隔
时间戳处理

`datetime`：日期时间对象

python

from datetime import datetime

now = datetime.now()
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))

输出结果示例：

text

2026-04-24 12:30:00

作用：

时间格式化
时间计算
日志时间记录

`logging`：日志

python

import logging

logging.basicConfig(level=logging.INFO)
logging.info("程序启动成功")
logging.error("发生了一个模拟错误")

输出结果示例：

text

INFO:root:程序启动成功
ERROR:root:发生了一个模拟错误

作用：

记录程序运行过程
记录警告和错误
比 print() 更适合真实项目

程序报错时到底发生了什么

现在开始看异常处理。

先看一个最简单的例子：

python

num = int("abc")
print(num)

运行后会报错，因为 "abc" 不能转换成整数。

这种程序运行过程中发生的错误，在 Python 里通常叫异常。

什么是异常

异常可以简单理解成：程序在执行时遇到了不正常情况，导致正常流程被打断。

常见异常包括：

ValueError：值不合法
TypeError：类型不对
NameError：变量未定义
IndexError：下标越界
KeyError：字典键不存在
FileNotFoundError：文件不存在

为什么要处理异常

因为真实程序里，不可能保证每一步都百分百成功。

例如：

用户输入了错误内容
文件路径写错了
数据库连接失败了
接口返回了异常数据

如果你完全不处理异常，程序就会在出错时直接中断。

最基础的 `try...except`

python

try:
    num = int("abc")
    print(num)
except ValueError:
    print("转换失败，输入内容不是整数")

输出结果：

text

转换失败，输入内容不是整数

这里的逻辑是：

try：先尝试执行可能出错的代码
except：如果出现指定异常，就执行这里的处理逻辑

一个更贴近真实场景的例子

python

text = input("请输入一个整数：")

try:
    num = int(text)
    print(f"你输入的整数是：{num}")
except ValueError:
    print("输入错误，请输入纯数字")

如果用户输入：

text

输出结果：

text

你输入的整数是：123

如果用户输入：

text

abc

输出结果：

text

输入错误，请输入纯数字

这就比程序直接崩掉友好得多。

捕获多个异常

python

try:
    data = {"name": "小明"}
    print(data["age"])
except KeyError:
    print("字典里没有这个键")

输出结果：

text

字典里没有这个键

也可以写多个异常分支：

python

try:
    num = int(input("请输入整数："))
    print(10 / num)
except ValueError:
    print("输入的不是整数")
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为 0")

这说明不同错误可以分别处理。

`else` 和 `finally`

异常处理中还有两个常见结构。

`else`

如果 try 里的代码没有报错，就会执行 else。

python

try:
    num = int("12")
except ValueError:
    print("转换失败")
else:
    print("转换成功")
    print(num)

输出结果：

text

转换成功
12

`finally`

无论有没有异常，finally 里的代码都会执行。

python

try:
    print("开始处理")
    num = int("12")
except ValueError:
    print("发生异常")
finally:
    print("程序结束前一定会执行这里")

输出结果：

text

开始处理
程序结束前一定会执行这里

它常用于：

资源清理
文件关闭
数据库连接释放

什么时候该处理异常，什么时候该先排错

这是一个非常重要的意识。

不是所有异常都应该被“吞掉”。

应该处理的情况

用户输入错误
文件可能不存在
网络请求可能失败
第三方接口返回不稳定

应该优先排错的情况

自己写错了变量名
逻辑明显有 bug
路径本来就应该存在却不存在

也就是说：

异常处理是为了应对“合理范围内可能发生的问题”
不是为了掩盖程序本身的错误

一个综合小例子：读取文件中的数字并求和

假设文件 numbers.txt 内容如下：

text

10
20
abc
30

代码如下：

python

total = 0

with open("numbers.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
    for line in file:
        text = line.strip()

        try:
            num = int(text)
            total += num
        except ValueError:
            print(f"跳过无效数据：{text}")

print(f"最终总和：{total}")

输出结果：

text

跳过无效数据：abc
最终总和：60

这个例子很接近真实项目场景：

数据不一定干净
程序不能因为一条坏数据就直接崩掉
你需要既继续执行，又知道哪里出了问题

常见错误

1. 模块名和文件名冲突

例如你自己创建了一个文件叫 json.py，然后又写：

python

import json

这时很可能导入的是你自己的文件，而不是标准库里的 json 模块。

2. 乱用 `from xxx import *`

这种写法会把很多名字直接导入当前作用域，容易造成命名混乱。零基础阶段尽量少用。

3. `except` 写得过于宽泛

例如：

python

except Exception:
    pass

这种写法会把错误直接吞掉，调试时非常痛苦。初学阶段更推荐明确捕获具体异常。

4. 遇到报错只想着“怎么消灭报错”

正确思路应该是：

看清异常类型
看清报错位置
判断这是预期问题还是代码 bug
再决定要不要用异常处理

练习题

练习 1

自己创建一个 tools.py 模块，里面写两个函数：

add(a, b)
mul(a, b)

再在另一个文件里导入并调用它们。

练习 2

使用 json 把一个字典转换成 JSON 字符串，再转换回来。

练习 3

写一段程序，让用户输入整数；如果输入错误，就提示“请输入正确的整数”。

练习 4

读取一个文件内容；如果文件不存在，就捕获异常并输出“文件不存在”。

练习 5

写一个循环，遍历一个列表，把里面的字符串逐个转成整数；如果某个元素无法转换，就跳过它。

本节小结

这一节的核心，不只是学会几个语法点，而是开始建立项目组织意识。

你应该记住：

模块让代码拆分更清晰
包让多个模块更有组织
标准库让你不用重复造轮子
异常处理让程序在面对问题时更稳

后面你写 Django、爬虫、数据库脚本时，这些能力都会反复出现。它们看起来不像循环和函数那样“显眼”，但在真实开发里非常重要。

模块、包与异常处理 ​

本节目标 ​

为什么代码需要拆成模块 ​

模块是什么 ​

如何导入模块 ​

最基础的 import ​

from ... import ... ​

起别名 ​

自定义模块 ​

包是什么 ​

标准库是什么 ​

json：处理 JSON 数据 ​

time：时间戳和暂停 ​

datetime：日期时间对象 ​

logging：日志 ​

程序报错时到底发生了什么 ​

什么是异常 ​

为什么要处理异常 ​

最基础的 try...except ​

一个更贴近真实场景的例子 ​

捕获多个异常 ​

else 和 finally ​

else ​

finally ​

什么时候该处理异常，什么时候该先排错 ​

应该处理的情况 ​

应该优先排错的情况 ​

一个综合小例子：读取文件中的数字并求和 ​

常见错误 ​

1. 模块名和文件名冲突 ​

2. 乱用 from xxx import * ​

3. except 写得过于宽泛 ​

4. 遇到报错只想着“怎么消灭报错” ​

练习题 ​

练习 1 ​

练习 2 ​

练习 3 ​

练习 4 ​

练习 5 ​

本节小结 ​

模块、包与异常处理

本节目标

为什么代码需要拆成模块

模块是什么

如何导入模块

最基础的 `import`

`from ... import ...`

起别名

自定义模块

包是什么

标准库是什么

`json`：处理 JSON 数据

`time`：时间戳和暂停

`datetime`：日期时间对象

`logging`：日志

程序报错时到底发生了什么

什么是异常

为什么要处理异常

最基础的 `try...except`

一个更贴近真实场景的例子

捕获多个异常

`else` 和 `finally`

`else`

`finally`

什么时候该处理异常，什么时候该先排错

应该处理的情况

应该优先排错的情况

一个综合小例子：读取文件中的数字并求和

常见错误

1. 模块名和文件名冲突

2. 乱用 `from xxx import *`

3. `except` 写得过于宽泛

4. 遇到报错只想着“怎么消灭报错”

练习题

练习 1

练习 2

练习 3

练习 4

练习 5

本节小结