如何让异常支持自定义 reduce 用于 pickle

默认异常无法被pickle是因为其未实现__reduce__或默认实现仅返回类和空元组，不保存实例字段；需手动定义__reduce__返回(callable, args)二元组，确保参数均可序列化，并注意父类构造签名兼容性。

为什么默认异常无法被 pickle

Python 的大多数内置异常（如 ValueError、TypeError）在反序列化时会丢失部分状态，尤其是当它们携带了非基本类型字段（比如自定义对象、闭包、线程局部变量等）时，pickle 会报 AttributeError: Can't pickle local object 或直接静默丢弃字段。根本原因是这些异常类没实现 __reduce__，或其默认实现只返回类和空参数元组，不包含实例字段。

手动实现 __reduce__ 的关键写法

要让自定义异常支持安全 pickle，必须显式定义 __reduce__ 方法，确保它返回一个可调用对象 + 参数元组，且所有参数都可被 pickle 序列化。

• __reduce__ 必须返回二元组：(callable, args)，其中 callable 通常是类本身或工厂函数，args 是重建实例所需的全部位置参数
• 避免在 args 中传入不可 pickle 的对象（如 lambda、嵌套函数、模块级未命名对象）
• 如果异常有额外属性（如 self.context、self.payload），必须显式包含进 args，或通过 __setstate__ 补充
• 推荐用 functools.partial 包装构造逻辑，而不是闭包——前者可被 pickle，后者通常不行

示例：

import pickle
from functools import partial
class MyError(Exception):
def init(self, message, code=None, context=None):
super().init(message)
self.code = code
self.context = context  # 假设 context 是 dict 或其他可 pickle 类型
def __reduce__(self):
    # 返回：(构造器, (message, code, context))
    return (partial(MyError, self.args[0]), (self.code, self.context))

							

								
								

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继承内置异常时的兼容性陷阱
直接继承 Exception 没问题，但若继承像 ConnectionError 这类有特殊 __init__ 签名的子类，__reduce__ 返回的参数顺序必须严格匹配其父类构造逻辑，否则 unpickle 会抛 TypeError: __init__() takes X positional arguments but Y were given。

查清父类 __init__ 签名（用 help(父类.__init__) 或看源码），不要假设只有 message

若父类接受关键字参数（如 requests.exceptions.RequestException），__reduce__ 应返回 (cls, (), kwargs) 形式，即三元组
某些异常（如 OSError 子类）内部依赖 errno 和 strerror 字段，仅靠重写 __reduce__ 不够，还需确保 __setstate__ 正确还原底层 C 层状态

测试 pickle 行为是否真正可靠
光能跑通 pickle.dumps() 不代表安全——必须验证反序列化后对象行为一致，尤其 args、__cause__、__traceback__ 是否保留。

用 pickle.loads(pickle.dumps(exc)) 后检查：type(new_exc) is type(exc)、new_exc.args == exc.args、getattr(new_exc, 'code', None) == getattr(exc, 'code', None)

显式触发 raise 新异常，确认堆栈和上下文无损（__traceback__ 在 unpickle 后默认为 None，这是预期行为）
在不同 Python 版本间测试（如 3.8 → 3.12），__reduce__ 返回的 callable 若引用了模块内局部函数，可能因路径变化失效

真正麻烦的是那些带动态生成属性或弱引用字段的异常——它们没法靠 __reduce__ 完全还原，只能提前剥离或改用可序列化的替代结构。