Python学习之with语句和上下文管理器详解

来源：互联网发布：linux下如何卸载jdk 编辑：程序博客网时间：2024/06/06 04:02

本文和大家分享的主要是python的with语句和上下文管理器相关内容，一起来看看吧，希望对大家学习python有所帮助。
　　With语句的语法和原理
　　基本语法
　　with是用来操作上下文管理器的。
　　上下文管理器（Context Manager）：支持上下文管理协议的对象，这种对象实现了 __enter__() 和 __exit__() 方法。上下文管理器定义执行 with 语句时要建立的运行时上下文，负责执行 with 语句块上下文中的进入与退出操作。通常使用 with 语句调用上下文管理器，也可以通过直接调用其方法来使用。
　　换句话说，实现了 __enter__() 和 __exit__() 的就是上下文管理器，就可以使用 with 语句。
　　with context_expression [as target(s)]:
　　with-body
　　使用 with 语句，会先执行上下文管理器context_expression的 __enter__() 方法，如果该方法有返回值，将返回值赋值给as的变量，然后执行 with 语句块的内容，最后执行 with-body 。
　　上下文管理器的基本语法：
　@contextlib.contextmanager
def some_generator(<arguments>):
<setup>
try:
      yield <value>
finally:
      <cleanup>
with some_generator(<arguments>) as <variable>:
<body>　　
　　将一个上下文管理器用 try-catch 的方式实现：
　　  <setup>
try:
      <variable> = <value>
      <body>
finally:
      <cleanup>
　　原理
　　with的执行过程如下：
　　context_manager = context_expression
　　exit = type(context_manager).__exit__
　　value = type(context_manager).__enter__(context_manager)
　　exc = True # True 表示正常执行，即便有异常也忽略；False 表示重新抛出异常，需要对异常进行处理
　　try:
　　try:
　　target = value  # 如果使用了 as 子句
　　with-body    # 执行 with-body
　　except:
　　# 执行过程中有异常发生
　　exc = False
　　# 如果 __exit__ 返回 True，则异常被忽略；如果返回 False，则重新抛出异常
　　# 由外层代码对异常进行处理
　　if not exit(context_manager, *sys.exc_info()):
　　raise
　　finally:
　　# 正常退出，或者通过 statement-body 中的 break/continue/return 语句退出
　　# 或者忽略异常退出
　　if exc:
　　exit(context_manager, None, None, None)
　　# 缺省返回 None，None 在布尔上下文中看做是 False
　　首先，执行 __enter__() ，返回值赋值给 value 。
　　然后执行 with 的 with-body 代码块，如果上一步有 value ，则使用。
　　如果 with-body 执行过程中发生异常，执行 __exit__() 方法。没有发生异常也会执行 __exit__() 方法，区别就是exc变量。
　　如果发生异常退出的， __exit__() 如果返回 True ，则异常被忽略；否则异常被重新抛出，交给with外面的代码处理。如果 __exit__() 发生了异常，则会取代 with-body 中的异常抛出。
　　要处理异常时，不要显示重新抛出异常，即不能重新抛出通过参数传递进来的异常，只需要将返回值设置为 False 就可以了。之后，上下文管理代码会检测是否 __exit__() 失败来处理异常。
　　自定义上下文管理器
　　定义一个实现了 __enter__() 和 __exit__() 的对象即可。
　　• context_manager.__enter__() ：进入上下文管理器的运行时上下文，在语句体执行前调用。with 语句将该方法的返回值赋值给 as 子句中的 target，如果指定了 as 子句的话
　　• context_manager.__exit__(exc_type, exc_value, exc_traceback) ：退出与上下文管理器相关的运行时上下文，返回一个布尔值表示是否对 with-body 过程中发生的异常进行处理。参数表示引起退出操作的异常，如果退出时没有发生异常，则3个参数都为 None 。如果发生异常，返回True 表示不处理 with-body 的异常，否则会在退出该方法后重新抛出异常以由 with 语句之外的代码逻辑进行处理。如果该方法内部产生异常，则会取代由 statement-body 中语句产生的异常。要处理异常时，不要显示重新抛出异常，即不能重新抛出通过参数传递进来的异常，只需要将返回值设置为 False 就可以了。之后，上下文管理代码会检测是否 __exit__() 失败来处理异常。
　　contextlib模块
　　这个模块提供了很多使用的装饰器和函数。
　　装饰器 contextmanager
　　装饰一个生成器函数，函数被装饰过后，返回一个上下文管理器对象。
　　from contextlib import contextmanager
　　@contextmanager
　　def demo():
　　print '[Allocate resources]'
　　print 'Code before yield-statement executes in __enter__'
　　yield '*** contextmanager demo ***'
　　print 'Code after yield-statement executes in __exit__'
　　print '[Free resources]'
　　with demo() as value:
　　# 这里，demo()返回了一个上下文管理器对象
　　# 相当于 context_obj = demo(); with context_obj as value:...
　　print 'Assigned Value: %s' % value
　　yield 之前的语句，作为 __enter__() 执行，之后的语句作为 __exit__() 执行。 yield 作为 __enter__() 的返回值。
　　函数 nested
　　nested 可以将多个上下文管理器组织在一起，避免使用嵌套 with 语句。
　　with nested(A(), B(), C()) as (X, Y, Z):
　　# with-body code here
　　类似于：
　　with A() as X:
　　with B() as Y:
　　with C() as Z:
　　# with-body code here
　　上下文管理器 closing
　　closing 会将包装的对象返回给 as ，并在with代码块结束的时候调用对象的 close() 方法：
　　class ClosingDemo(object):
　　def __init__(self):
　　self.acquire()
　　def acquire(self):
　　print 'Acquire resources.'
　　def free(self):
　　print 'Clean up any resources acquired.'
　　def close(self):
　　self.free()
　　with closing(ClosingDemo()):
　　print 'Using resources'
　　一个小问题
　　之前有点疑惑，为什么python内置的 open() 既没有被 @contextmanager 装饰器装饰，又不是一个对象，为什么可以使用with语句呢？
　　还在 staskoverflow 提问了这个问题。
　　原来， open() 返回的是一个继承自 IObase 的对象，这个对象也是一个上下文管理器，所以就支持 with 语句了。

来源：网络

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