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Python进阶:With语句和上下文管理器ContextManager

[日期:2017-01-06] 来源:  作者: [字体: ]

Python中的with语句和上下文管理器,是从2.5版本开始加入到Python语法中的。

老规矩,文中代码整理后上传到Github: xianhu/LearnPython

上下文管理器(Context Manager)

上下文管理器是指在一段代码执行之前执行一段代码,用于一些预处理工作;执行之后再执行一段代码,用于一些清理工作。比如打开文件进行读写,读写完之后需要将文件关闭。又比如在数据库操作中,操作之前需要连接数据库,操作之后需要关闭数据库。在上下文管理协议中,有两个方法__enter__和__exit__,分别实现上述两个功能。

with语法

讲到上下文管理器,就不得不说到python的with语法。基本语法格式为:

with EXPR as VAR:
    BLOCK

这里就是一个标准的上下文管理器的使用逻辑,稍微解释一下其中的运行逻辑:

(1)执行EXPR语句,获取上下文管理器(Context Manager)

(2)调用上下文管理器中的__enter__方法,该方法执行一些预处理工作。

(3)这里的as VAR可以省略,如果不省略,则将__enter__方法的返回值赋值给VAR。

(4)执行代码块BLOCK,这里的VAR可以当做普通变量使用。

(5)最后调用上下文管理器中的的__exit__方法。

(6)__exit__方法有三个参数:exc_type, exc_val, exc_tb。如果代码块BLOCK发生异常并退出,那么分别对应异常的type、value 和 traceback。否则三个参数全为None。

(7)__exit__方法的返回值可以为True或者False。如果为True,那么表示异常被忽视,相当于进行了try-except操作;如果为False,则该异常会被重新raise。

实例:自己实现打开文件操作

# 自定义打开文件操作
class MyOpen(object):

    def __init__(self, file_name):
        """初始化方法"""
        self.file_name = file_name
        self.file_handler = None
        return

    def __enter__(self):
        """enter方法,返回file_handler"""
        print("enter:", self.file_name)
        self.file_handler = open(self.file_name, "r")
        return self.file_handler

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        """exit方法,关闭文件并返回True"""
        print("exit:", exc_type, exc_val, exc_tb)
        if self.file_handler:
            self.file_handler.close()
        return True

# 使用实例
with MyOpen("python_base.py") as file_in:
    for line in file_in:
        print(line)
        raise ZeroDivisionError
# 代码块中主动引发一个除零异常,但整个程序不会引发异常

代码很简单,也很容易理解,这里不做过多解释。

内置库contextlib的使用

Python提供内置的contextlib库,使得上线文管理器更加容易使用。其中包含如下功能:

(1)装饰器contextmanager。该装饰器将一个函数中yield语句之前的代码当做__enter__方法执行,yield语句之后的代码当做__exit__方法执行。同时yield返回值赋值给as后的变量。

@contextlib.contextmanager
def open_func(file_name):
    # __enter__方法
    print('open file:', file_name, 'in __enter__')
    file_handler = open(file_name, 'r')

    yield file_handler

    # __exit__方法
    print('close file:', file_name, 'in __exit__')
    file_handler.close()
    return

with open_func('python_base.py') as file_in:
    for line in file_in:
        print(line)

(2)closing类。该类会自动调用传入对象的close方法。使用实例如下:

class MyOpen2(object):
    def __init__(self, file_name):
        """初始化方法"""
        self.file_handler = open(file_name, "r")
        return

    def close(self):
        """关闭文件,会被自动调用"""
        print("call close in MyOpen2")
        if self.file_handler:
            self.file_handler.close()
        return

with contextlib.closing(MyOpen2("python_base.py")) as file_in:
    pass

这里会自动调用MyOpen2的close方法。我们查看contextlib.closing方法,内部实现为:

class closing(object):
    """Context to automatically close something at the end of a block."""
    def __init__(self, thing):
        self.thing = thing
    def __enter__(self):
        return self.thing
    def __exit__(self, *exc_info):
        self.thing.close()

closing类的__exit__方法自动调用传入的thing的close方法。

(3)nested类。该类在Python2.7之后就删除了。原本该类的作用是减少嵌套,但是Python2.7之后允许如下的写法:

with open("aaa", "r") as file_in, open("bbb", "w") as file_out:
    pass

参考: https://www. python.org/dev/peps/pep -0343/ 

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