Pythonでカスタム例外を作成する方法

Pythonの組み込み例外クラスは、コードで発生する可能性のある特定のエラー状況には対応していません。このような場合は、これらのエラーを効果的に処理するためにカスタム例外を作成する必要があります。

Pythonでは、カスタム例外を定義し、特定のエラーが発生したときに発生させることができます。カスタム例外を使用すると、特定の有益なエラーを管理し、コードの読みやすさと保守性を向上させることができます。

なぜカスタム例外が必要なのか

アプリケーションの開発中に、コードの変更、他のパッケージやライブラリとの統合、外部アプリとの相互作用などにより、さまざまなエラーシナリオが発生する可能性があります。これらのエラーを処理して、エラーから回復したり、障害を正常に処理したりすることが重要です。

Pythonは、ValueError、TypeError、FileNotFoundErrorなどのエラーをカバーするさまざまな組み込み例外クラスを提供しています。これらの組み込み例外は本来の目的を果たしていますが、アプリケーションで発生する可能性のあるエラーを正確に表すことができない場合があります。

カスタム例外を作成することで、アプリケーションの要件に合わせて特別に調整し、コードを使用する開発者に情報を提供することができます。

カスタム例外を定義する方法

カスタム例外を作成するには、Exceptionクラスを継承したPythonクラスを定義します。Exceptionクラスは、例外を処理するために必要な基本機能を提供しており、特定のニーズに基づいてカスタマイズして機能を追加することができます。

カスタム例外クラスを作成する際には、エラー情報を格納するための必要な属性を含めながら、シンプルさを維持します。例外ハンドラは、これらの属性にアクセスしてエラーを適切に処理することができます。

以下は、カスタム例外クラスMyCustomErrorです。

class MyCustomError(Exception):
def __init__(self, message=None):
self.message = message
super().__init__(message)

このクラスは、初期化時にオプションのmessage引数を受け入れます。super()メソッドを使用して、例外処理に不可欠な基本Exceptionクラスのコンストラクタを呼び出します。

カスタム例外を発生させる方法

エラーを発生させるには、raiseキーワードの後にカスタム例外クラスのインスタンスを続け、エラーメッセージを引数として渡します。

if True:
raise MyCustomError("A Custom Error Was Raised!!!.")

引数を渡さずにエラーを発生させることもできます。

if True:
raise MyCustomError # shorthand

どちらの形式も、カスタムエラーの発生に適しています。

カスタム例外を処理する方法

カスタム例外の処理は、組み込み例外の処理と同じアプローチに従います。try、except、finallyブロックを使用してカスタム例外をキャッチし、適切なアクションを実行します。

try:
print("Hello, You're learning how to MakeUseOf Custom Errors")
raise MyCustomError("Opps, Something Went Wrong!!!.")
except MyCustomError as err:
print(f"Error: {err}")
finally:
print("Done Handling Custom Error")

この方法で、発生したすべてのかたちのカスタム例外を処理することができます。

tryブロックの実行中に例外が発生した場合、対応するexceptブロックがそれをキャッチして処理することができます。例外を処理するための適切なexceptブロックがない場合、finallyブロックが実行され、その後例外が再び発生します。finallyブロックは、例外が発生したかどうかに関係なく、あらゆる状況で実行する必要があるクリーンアップタスクを実行するために主に使用します。

try:
raise KeyboardInterrupt
except MyCustomError as err:
print(f"Error: {err}")
finally:
print("Did not Handle the KeyboardInterrupt Error. \
Can Only Handle MyCustomError")

このサンプルでは、KeyboardInterrupt例外が発生しますが、exceptブロックはMyCustomError例外のみを処理します。この場合、finallyブロックが実行され、その後、処理されなかった例外が再び発生します。

カスタムエラークラスの継承

オブジェクト指向プログラミング（OOP）の概念に基づいて、通常のクラスと同様に、カスタム例外クラスからも継承することができます。カスタム例外クラスから継承することで、例外にもっと具体的なコンテキストを提供するエラークラスを作成することができます。このアプローチにより、コード内のさまざまなレベルでエラーを処理することができ、エラーの原因をより深く理解することができます。

ウェブアプリケーションを開発していて、外部APIとやり取りしているとしましょう。このAPIにはさまざまなエラーシナリオがあるかもしれません。コード全体でこれらのエラーを一貫して明確に処理したいと思うでしょう。これを実現するために、カスタム例外クラスBaseAPIExceptionを作成します。

class BaseAPIException(Exception):
"""API関連の例外の基本クラスです。"""
def __init__(self, message):
super().__init__(message)
self.message = message

この基本カスタム例外クラスができたら、そこから継承した子例外クラスを作成することができます。

class APINotFoundError(BaseAPIException):
"""要求されたリソースがAPIに見つからない場合に発生します。"""
pass
class APIAuthenticationError(BaseAPIException):
"""APIへの認証に問題がある場合に発生します。"""
pass
class APIRateLimitExceeded(BaseAPIException):
"""APIリクエストのレート制限を超過した場合に発生します。"""
pass

ウェブアプリケーション内でAPIを呼び出すときに、これらのカスタム例外を発生させ、キャッチします。コード内の適切なロジックを使用して、それらを適切に処理します。

def request_api():
try:
# デモンストレーションのためにAPIエラーをシミュレートします
raise APINotFoundError("要求されたリソースが見つかりません。")
except APINotFoundError as err:
# '見つからない'エラーケースをログまたは処理します
print(f"API Not Found Error: {err}")
except APIAuthenticationError:
# 認証エラーに対して適切な処置を講じます
print(f"API Authentication Error: {err}")
except APIRateLimitExceeded:
# レート制限を超過したシナリオを処理します
print(f"API Rate Limit Exceeded: {err}")
except BaseAPIException:
# その他の不明なAPI例外を処理します
print(f"Unknown API Exception: {err}")

最後のexcept句は親クラスに対してチェックを行い、その他のAPI関連のエラーのキャッチオールとして機能します。

カスタム例外クラスを継承すると、API内のエラーを効果的に処理することができます。このアプローチにより、エラー処理をAPIの実装の詳細から分離することができ、APIが進化したり新しいエラーケースが発生したりしても、カスタム例外を追加したり変更したりすることが容易になります。

カスタム例外のラッピング

例外をラップするとは、例外をキャッチし、カスタム例外にカプセル化し、そのカスタム例外を発生させながら元の例外を原因として参照することを意味します。この手法は、エラーメッセージにコンテキストを提供し、実装の詳細を呼び出しコードから隠蔽するのに役立ちます。

ウェブアプリがAPIとやり取りするシナリオを考えてみましょう。APIがLookupErrorを発生させた場合、それをキャッチしてから、LookupErrorを原因として参照するカスタムAPINotFoundError例外を発生させることができます。

def request_api():
try:
# デモンストレーションのためにAPIエラーをシミュレートします
# 外部APIがLookupErrorを発生させたものと仮定します
raise LookupError("申し訳ありませんが、LookUpErrorが発生しました!!!")
except LookupError as original_exception:
try:
# 元の例外をカスタム例外でラップします
raise APINotFoundError \
("要求されたリソースが見つかりません。") from original_exception
except APINotFoundError as wrapped_exception:
# ここでラップされた例外を処理します
print(f"ラップされたAPI例外をキャッチしました: {wrapped_exception}")
# 必要に応じて再スローすることもできます
raise
try:
request_api()
except APINotFoundError as err:
print(f"API例外をキャッチしました: {err.__cause__}")

raiseステートメントでfrom句を使用して、カスタム例外内で元の例外を参照します。

カスタム例外が発生すると、元の例外が__cause__属性として含まれ、カスタム例外と元の例外とのリンクが提供されます。これにより、例外の発生源を追跡することができます。

例外をラップすることで、コードやAPIの内部実装の詳細を明かさずに、より意味のあるコンテキストを提供し、より適切なエラーメッセージをユーザーに送信することができます。また、エラーの種類を構造化された統一された方法で管理し、対処することもできます。

Pythonでのクラスの動作のカスタマイズ

Pythonが提供する基本例外クラスを継承することで、コードで特定のエラーが発生したときに発生させることができ、シンプルで役立つ例外を作成することができます。また、マジックメソッドやdunderメソッドの助けを借りて、例外クラスのカスタム動作を実装することもできます。

パソコンの友達