Python：with语句和上下文管理器对象

今天看书，书上面提到要尽量使用with自动关闭资源，里面还提到了上下文管理器对象的概念，然后查找资料，对with的解释如下:with的有一些任务，可能事先需要设置，事后做清理工作。对于这种场景，Python的with语句提供了一种非常方便的处理方式。一个很好的例子是文件处理，需要获取一个文件句柄，从文件中读取数据，然后关闭文件句柄。下面就讲下with语句以及上下文管理器对象，希望对你有帮助。

(一)with语句

    对于文件操作完成后，应该要关闭它，这是一个常识，因为打开的文件不仅占用了系统资源，而且可能影响其它程序或进程的操作，甚至会导致用户期望与实际操作结果不一样。with语句得语法为

    with  表达式  [as 目标]:

            代码块

with语句支持嵌套，支持多个with子句，它们两者可以相互转换。"with expr1 as e1,expr2 as e2"与下面的嵌套形式等价

with expr1 as e1:
    with expr2 as e2:

with语句使用比较简单。如下面例子不使用with的时候代码如下

f  =  open ( 'test.txt' , 'w' )
f.write( "hello" )
f.close() #这句很容易被忘记，这也是为什么推荐使用with

使用with语句代码如下：

with  open ( 'test.txt' , 'w' ) as f:
    f.write( "hello" )

    with语句可以在代码块执行完毕后，还原到进入该代码块时的现场（这句话要仔细理解，也就是说with里的代码块执行完后，会返回到刚刚进入with时的现场）。with语句代码块执行过程如下：

（1）计算表达式的值，返回一个上下文管理器对象

   (2)加载上下文管理器对象的__exit__()方法以备后用

（3）调用上下文管理器对象的__enter__()方法

（4）如果with语句中设置了目标对象，则将__enter__()方法的返回值赋值给目标对象（比如上面的f）

（5）执行with里的代码块

（6）如果步骤（5）代码正常结束，调用上下文管理器对象的__exit__()方法，返回值直接忽略

（7）如果步骤(5)中代码异常，调用上下文管理器对象的__exit__(),并将异常类型、值以及traceback信息作为参数传递给__exit__()方法。如果__exit__()返回值为false，则异常会被重新抛出；如果返回的是true,异常被挂起，程序继续执行

   使用with的好处是无论程序以何种方式跳出with块，总能保证资源被正确关闭。下面介绍一下上下文管理器对象。

（二）上下文管理器对象

    with的神奇之处得益于一个成为上下文管理器的（context manager)的东西，它用来创建一个这样的对象：它定义程序运行时需要建立的上下文，处理程序的进入和退出，实现上下文管理协议，即在对象中定义__enter__()和__exit__()方法（这两个方法可以重载，这就说明，我们可以自定义属于自己的上下文管理器，待会儿再介绍），其中：

   __enter__(self)：进入运行时的上下文，也就是进入上下文管理器时调用该函数，返回运行时的上下文对象，with语句中会将这个返回值绑定到目标对象上（上面的例子就是绑定到f上）。顺便说下上下文表达式（Context Expression），上下文表达式指with 语句中跟在关键字 with 之后的表达式，该表达式要返回一个上下文管理器对象，该对象就被赋值给了目标对象。

    __exit__(self，exception_type,exception_value,traceback):退出运行时的上下文，定义在块执行（或终止）之后上下文管理器应该做什么。它可以处理异常、清理现场或者处理with块中语句执行完成后需要处理的动作。exception_type,exception_value,traceback三个参数代表的意思分别是异常的类型、值和追踪信息。如果没有异常，3个参数均设为None。此方法返回值为True或者False，分别指示被引发的异常得到了还是没有得到处理。如果返回False，引发的异常会被传递出上下文。这个在前面简单的提到过，希望你能结合上下文仔细理解这些东西。

    实际上任何实现了上下文协议的对象都可以称为一个上下文管理器，文件也是实现了这个协议的上下文管理器，它们都能够与with语句兼容。文件对象的__enter__()和__exit__()属性如下

>>>f.__enter__
- in  method __enter__ of  file  object  at  0x029F0700 >
>>>f.__exit__
- in  method __exit__ of  file  object  at  0x029F0700 >

        当然我们也可以定义自己的上下文管理器，只要实现了上下文协议便可以和with语句一起使用。如下面例子：

class  OpenFile( object ):
    def  __init__( self ,filename,mode):
        self .filename = filename
        self .mode = mode
    def  __enter__( self ):
        self .f = open ( self .filename, self .mode)
        return  self .f   #作为as说明符指定的变量的值
    def  __exit__( self ，exception_type,exception_value,traceback)：
        if  exception_type  is  None : #如果没有异常，正常关闭资源
            self .f.close()

        else : #有异常发生
            print  exception_value
            print  traceback
            return  False #返回false则异常会被重新抛出

with OpenFile( 'my_file.txt' , 'w' ) as f:
    f.write( 'Hello' )
    f.write( 'World' )

    上下文管理器主要作用于资源共享，因此在实际应用中__enter__()和__exit__()方法基本用于资源分配以及释放相关的工作，如打开/关闭文件、异常处理、断开流的连接、锁分配等。为了更好的辅助上下文管理器，Python还提供了contextlib模块，这个下次有机会再讲。技术有限，不正之处，请多多包涵！