with 语句那点事

在操作打开读取文件时，经常会看到如下代码：

with open('python.txt') as f:
    for line in f:
        print line

代码非常简洁，但是你是否深入理解这其中具体流程呢？ 

这段代码的作用是：根据文件名打开一个文件，如果无异常抛出，把文件对象赋值给f，然后用迭代器遍历文件中每一行，当完成时，关闭文件；而无论在这段代码的任何地方，如果发生异常，此时文件仍会被关闭。

你是否好奇，没有异常处理，没有 try ... except ... finally ... 的代码块，异常是如何处理的呢？

这是通过上下文对象来完成处理的。with 语句的通用结构如下：

with context_expr as var:
    with_suite

其中，context_expr 为一上下文表达式，执行此表达式会返回一个上下文管理器。上下文管理器的职责是提供一个上下文对象，这是通过调用 __context__() 方法来完成的，这个方法返回上下文对象。上下文管理器本身也可以是上下文对象，即调用 __context__() 方法返回其本身。

上下文对象有什么特点呢？顾名思义，上下文，上文和下文，分别需要实现两个方法：

• __enter__() 方法将完成 with 语句块执行前的所有准备工作，如果 with 语句后面跟了 as var 语句，则 var 即为 __enter__() 方法的返回值。

• __exit__() 方法将完成 with 语句块执行后的所有处理工作，__exit__() 方法有3个参数，如果 with 语句正常结束，三个参数全部都是 None；如果发生异常，三个参数的值分别等于调用 sys.exc_info() 函数返回的三个值：类型（异常类）、值（异常实例）和跟踪记录(traceback)，相应的跟踪记录对象。

由此可见，并非所有的对象都是上下文对象，那么常用的有哪些？小编常用的主要有：

• file

• threading.Lock

• threading.RLock

• threading.Condition

• threading.Semaphore

这几种，这几种有什么特点？你会发现这几种都是资源。没错，with 语句很常用的功能，就是在执行语句块前申请获取相关的资源，而在 with 语句块执行完成之后，需要释放相关资源。

当然，明确了上下文对象的原理，我们也可以自己定义上下文对象：

class A:
    def __enter__(self):
        print '__enter__() called'

    def __exit__(self, type, value, traceback):
        print '__exit__() called'
        if type is ZeroDivisionError:
            print('Please DO NOT Divide By Zero!')
            return True

with A() as a:
    print('In With Code Block!')
    b = 1/0

运行的结果如下：

__enter__() called

In With Code Block!

__exit__() called

Please DO NOT Divide By Zero!

可以发现，异常被正确处理了。 注意，遇见异常处理后需要返回 True，告诉解释器异常被正确处理了，否则会抛出异常。

在 Python 中，contextlib 模块允许我们使用其中的 contextmanager 函数作为装饰器，来创建一个上下文管理器。这样，就不需要定义上下文对象的两个方法 __enter__() 和  __exit__() （实际是 contextmanager 函数来完成转换），只需实现有一个 yield 语句的生成器，使得 yield 返回值为 __enter__ () 方法返回的值即可。

在使用 @contextmanager 装饰的生成器中，yield 语句将函数的定义体分成两部分：第一部分是yield 语句前面的所有代码，在 with 代码块开始前（即解释器调用 __enter__ () 方法时）执行，yield 的返回值即为 __enter__ () 方法的返回值； 第二部分是 yield 语句后面的代码，在 with 代码块结束时（即调用 __exit__() 方法时）执行。

由此，我们可以把自己实现的上下文对象改写为如下形式：

from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def A():
    try:
        print '__enter__() called'
        yield
    except ZeroDivisionError:
        print('Please DO NOT Divide By Zero!')
    finally:
        print '__exit__() called'

with A():
    print('In With Code Block!')
    b = 1/0

运行结果为：

__enter__() called

In With Code Block!

Please DO NOT Divide By Zero!

__exit__() called

异常也被正确处理了。

你是否学会了 with 语句的使用，是否深入理解了上下文对象？