Python学习之路（19）——Python的with语句

with语句时从Python2.5开始引入的一种与异常处理相关的功能（2.5版本需要通过from __future__ import with_statement导入后方能使用），从2.6版本开始缺省可用。

with语句适用于对资源进行访问的场合，确保不管使用过程中是否发生异常都会执行必要的“清理”工作，释放资源。比如文件使用后的自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。

举例文件处理，首先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。

1、with语句

with 表达式 [as 目标]:

　　代码块

with语句也支持嵌套，支持多个with子句，比如：

with expr1 as e1:
    with expr2 as e2:

与下面的形式等价：

with expr1 as e1,expr2 as e2:

　　

下面介绍with处理文件操作的方法，当不使用with语句时，代码如下：

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

而使用with的代码如下：

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

如何理解？

with语句可以在代码块执行完毕后，还原到进入该代码块的现场（也就是说with里的代码块执行完成后，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。

从上面可以看出，使用with的好处是无论程序以何种方式跳出with语句块，总能保证资源被正确关闭。

 

2、上下文管理器对象

上下文管理协议（Context Management Protocol）：包含魔法方法__enter__()和__exit__()，支持该协议的对象要实现这两种方法。

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。上下文管理器定义了执行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。

运行时上下文（runtime context）：由上下文管理器创建，通过上下文管理器的__enter__()和__exit__()方法实现，__enter__()方法在语句体执行之前进入运行时上下文，__exit__()方法在语句体执行完后从运行时上下文退出。

上下文表达式（Context Expression）：with语句中跟踪关键字with之后的表达式，该表达式要返回一个上下文管理器对象。

语句体（with-body）：with语句的代码块，在执行语句体之前会调用上下文管理器的__enter__()方法，执行完语句体之后会执行__exit__()方法。

with context_expression [as target(s)]:
    with-body

这里context_expression要返回一个上下文管理器对象，该对象并不赋值给as子句中的target(s)，如果指定了as子句的话，会将上下文管理器的__enter__()方法的返回值赋值给target(s)。target(s)可以是单个变量，也可以是元组。

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。