面试题：Python异常处理静默失败策略与系统健壮性

架构设计思路

异常捕获与处理分层：
- 在Web框架层（如Flask或Django）设置全局异常处理器，捕获所有未处理的异常。这样可以避免异常直接暴露给用户，同时记录关键信息。
- 在业务逻辑层，针对特定的业务异常进行捕获和处理。例如，如果是数据库操作失败，捕获数据库相关异常，并进行相应处理。
日志记录：
- 使用Python的logging模块，详细记录所有异常信息，包括异常类型、发生时间、相关上下文数据等。这有助于在出现问题时快速定位和排查。
- 配置不同级别的日志，如DEBUG用于开发阶段详细调试，ERROR用于记录关键异常信息。
数据一致性保障：
- 利用数据库的事务机制，确保关键业务数据操作的原子性。例如，在进行涉及多个数据库表的更新操作时，将这些操作放在一个事务中。
- 使用分布式锁（如Redis锁），在高并发场景下保证对共享资源的操作一致性，避免数据竞争。
可扩展性设计：
- 采用微服务架构，将不同的业务功能拆分成独立的服务，每个服务可以独立扩展和维护。
- 使用消息队列（如RabbitMQ或Kafka）来解耦不同服务之间的通信，提高系统的并发处理能力和可扩展性。
可维护性措施：
- 代码遵循良好的设计模式和编码规范，如使用面向对象编程，提高代码的可读性和可维护性。
- 编写单元测试和集成测试，确保各个模块的正确性，方便在后续维护中进行功能验证。

核心代码片段示例

Flask全局异常处理器示例

import logging
from flask import Flask, jsonify

app = Flask(__name__)
logging.basicConfig(level = logging.ERROR)

@app.errorhandler(Exception)
def handle_exception(e):
    logging.error(f"Unhandled exception: {str(e)}", exc_info=True)
    response = {
        "status": "error",
        "message": "An internal error occurred"
    }
    return jsonify(response), 500

@app.route('/')
def index():
    # 模拟可能出现异常的代码
    try:
        result = 1 / 0
    except ZeroDivisionError as e:
        logging.error(f"Division by zero error: {str(e)}")
        response = {
            "status": "error",
            "message": "Division by zero is not allowed"
        }
        return jsonify(response), 400
    return jsonify({"status": "success", "message": "Hello, World!"})

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=False)

数据库事务示例（使用SQLAlchemy）

from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, String
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base

engine = create_engine('sqlite:///test.db')
Session = sessionmaker(bind=engine)
Base = declarative_base()

class User(Base):
    __tablename__ = 'users'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String)

def create_user(name):
    session = Session()
    try:
        new_user = User(name=name)
        session.add(new_user)
        session.commit()
    except Exception as e:
        session.rollback()
        logging.error(f"Failed to create user: {str(e)}")
    finally:
        session.close()

使用Redis分布式锁示例（使用redis - py）

import redis
import time

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)

def get_lock(lock_name, acquire_timeout = 10):
    lock_key = f"lock:{lock_name}"
    end_time = time.time() + acquire_timeout
    while time.time() < end_time:
        if r.set(lock_key, 1, nx=True, ex = 10):
            return True
        time.sleep(0.1)
    return False

def release_lock(lock_name):
    lock_key = f"lock:{lock_name}"
    r.delete(lock_key)

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