Python with

简介

在编程中会经常碰到这种情况：有一个特殊的语句块，在执行这个语句块之前需要先执行一些准备动作；当语句块执行完成后，需要继续执行一些收尾动作。例如，文件读写后需要关闭，数据库读写完毕需要关闭连接，资源的加锁和解锁等情况。

对于这种情况python提供了上下文管理器（Context Manager）的概念，可以通过上下文管理器来定义/控制代码块执行前的准备动作，以及执行后的收尾动作。

一、为何使用上下文管理器

1. 上下文管理器提供了 __enter__()方法和__exit__()方法，在with语句中，如果用as指定了一个目标，会将__enter__()方法的返回值赋予这个目标。
2. 运行中如果发生了异常，那么将会把异常的类型，值和追踪传递给__exit__()方法。如果__exit__（）方法返回值为true，那么这个异常将会被抑制，否则这个异常将会被重新抛出。
3. 如果没有发生异常，也会调用__exit__()方法，但是传入的参数为None, None, None。通常也是在这里放入代码进行如文件流/会话的关闭等操作。

1、不使用上下文管理器的情况
通过try...finally语句执行异常处理和关闭句柄的动作。

 #coding:utf8
 
 logger = open("log.txt", "a+")
 try:
     logger.write("hello world!\n")
 
 finally:
     logger.close()
     f = open("log.txt","a+")
     for i in f.readlines():
         print i
     f.close()
 
 print logger.closed

hello world!
 
True

运行结果

2、使用上下文管理器
默认文件Python的内置file类型是支持上下文管理协议的。
使用上下文管理器with使得依据精简了很多。

 #coding:UTF8
 with open("log.txt", "w") as logger:
     logger.write('Hello world!\n')
 
 print logger.closed
 f = open(r'log.txt')
 for line in f.readlines():
     print line
 
 f.close()

True
Hello world!

运行结果

二、实现上下文管理器实现上下文管理器有两种方式实现。方法一：类实现__enter__和__exit__方法。方法二：contextlib模块装饰器和生成器实现。
下面我们通过两种方法分别实现一个自定义的上下文管理器。
1、方法一：通过类实现__enter__和__exit__方法

 #coding:utf8
 
 class File(object):
     def __init__(self, file_name, method):
         self.file_obj = open(file_name, method)
     def __enter__(self):
         return self.file_obj
     def __exit__(self, type, value, traceback):
         self.file_obj.close()
 
 with File('demo.txt', 'w') as opened_file:
     opened_file.write('Hola!')

实现__enter__和__exit__方法后，就能通过with语句进行上下文管理。

a、底层都发生了什么？

　　1、with语句先暂存了File类的__exit__方法，然后它调用File类的__enter__方法。

　　2、__enter__方法打开文件并返回给with语句，打开的文件句柄被传递给opened_file参数。

　　3、with语句调用之前暂存的__exit__方法，__exit__方法关闭了文件。

b、异常处理

　　关于异常处理，with语句会采取哪些步骤。

　　1. 它把异常的type,value和traceback传递给__exit__方法

　　2. 它让__exit__方法来处理异常

　　3. 如果__exit__返回的是True，那么这个异常就被忽略。

　　4. 如果__exit__返回的是True以外的任何东西，那么这个异常将被with语句抛出。

 #异常抛出，_exit__返回的是True以外的任何东西，那么这个异常将被with语句抛出
 class File(object):
     def __init__(self, file_name, method):
         self.file_obj = open(file_name, method)
     def __enter__(self):
         return self.file_obj
     def __exit__(self, type, value, traceback):
         self.file_obj.close()
         print "type:",type
         print "value:",value
         print "traceback:",traceback
 
 with File('demo.txt', 'w') as opened_file:
     opened_file.undefined_function('Hola!')
 
 #output================================================
 
 # type: <type 'exceptions.AttributeError'>
 # value: 'file' object has no attribute 'undefined_function'
 # traceback: <traceback object at 0x000000000262D9C8>
 
 #     opened_file.undefined_function('Hola!')
 # AttributeError: 'file' object has no attribute 'undefined_function'

异常抛出

 #异常忽略，__exit__返回的是True，那么这个异常就被忽略。
 class File(object):
     def __init__(self, file_name, method):
         self.file_obj = open(file_name, method)
     def __enter__(self):
         return self.file_obj
     def __exit__(self, exception_type, exception_value, traceback):
         print("Exception has been handled")
         self.file_obj.close()
         return True
 
 with File('demo.txt', 'w') as opened_file:
     opened_file.undefined_function('Hola!')
 
 # output==================================
 # Exception has been handled

异常忽略：

2、方法二：contextlib模块装饰器和生成器实现

这种方式实现更优雅，我个人更喜欢这种方式。

yield之前的代码由__enter__方法执行，yield之后的代码由__exit__方法执行。本质上还是__enter__和__exit__方法。

 # coding:utf-8
 import contextlib
 
 @contextlib.contextmanager
 def myopen(filename, mode):
     f = open(filename, mode)
     try:
         yield f.readlines()
     except Exception as e:
         print e
 
     finally:
         f.close()
 
 if __name__ == '__main__':
     with myopen(r'c:\ip2.txt', 'r') as f:
         for line in f:
             print line

3、with语句上多个下文关联

直接通过一个with语句打开多个上下文，即可同时使用多个上下文变量，而不必需嵌套使用with语句。

 class File(object):
     def __init__(self, file_name, method):
         self.file_obj = open(file_name, method)
     def __enter__(self):
         return self.file_obj
     def __exit__(self, exception_type, exception_value, traceback):
         self.file_obj.close()
         return True
 
 with File('demo.txt', 'w') as f1,File('demo.txt','w') as f2:
     print f1,f2
 
 # Output============================# <open file 'demo.txt', mode 'w' at 0x000000000263D150> <open file 'demo.txt', mode 'w' at 0x000000000263D1E0>