详解Python with/as使用说明

with/as

使用open打开过文件的对with/as都已经非常熟悉，其实with/as是对try/finally的一种替代方案。

当某个对象支持一种称为"环境管理协议"的协议时，就会通过环境管理器来自动执行某些善后清理工作，就像finally一样：不管中途是否发生异常，最终都会执行某些清理操作。

用法：

with expression [as var]:
 with_block_code

当expression返回的对象是支持环境管理协议的时候，就可以使用with。as var是可选的，如果不使用as var，expression返回对象将被丢弃，如果使用as var，就会将expression的返回对象赋值给变量var。

整个流程大致如下：先评估expression，如果支持环境管理协议，然后开始with/as语句块结构，当准备退出with语句块的时候，将执行对象中定义的善后操作。工作机制的细节见下文。

例如，open()返回的文件对象是支持环境管理协议的，所以可以用with/as来安全地打开文件：

with open(r'd:\a\b\c\a.log') as logfile:
 for line in logfile:
  print(line)
  ...more code here...

整个过程是先open()，然后with/as，输出每一行后将要退出with语句块的时候，环境管理器根据文件对象中定义的操作关闭文件。

它实际上等价于：

myfile = open(r'd:\a\b\c\a.log')
try:
 for line in myfile:
  print(line)
  ...more code here...
finally:
 myfile.close()

虽然在文件不被引用之后，垃圾回收器会自动回收这个文件对象，但是垃圾回收器的回收操作是有等待时间的。换句话说，如果不使用with/as打开文件，也不显示close()关闭文件，那么这个文件很可能会在用完之后保持空闲一段时间，然后才被垃圾回收器回收。

with/as不仅用于文件打开/关闭，锁操作也支持环境管理协议，也就是说，在有需要的时候会自动释放锁资源。

嵌套多个环境管理器

在python 3.1之后，with as支持多个环境管理器，使用逗号隔开即可。

with A() as a, B() as b:
 ...statements...

它等价于嵌套的with：

with A() as a:
 with B() as b:
  ...statements...

多环境管理器管理的多个对象会在with语句块中出现异常的时候，或者执行完with语句块的时候全部自动被清理(例如文件关闭操作)。

例如，打开两个文件，将它们的内容通过zip()合并在一起，并且同时关闭它们：

with open('a.file') as f1, open('b.file') as f2:
 for pair in zi[(f1, f2):
  print(pair)

自定义环境管理器

无论是文件还是锁，都是别人已经写好了环境管理器的对象。我们自己也可以写环境管理器，让它可以使用with/as，这实际上属于运算符重载的范畴。

要写自己的环境管理器，先了解with/as的工作机制的细节：

1. 先评估expression，评估的返回结果是一个对象，这个对象要具有 __enter__ 和 __exit__ 方法，返回的对象称为"环境管理器"
2. 然后调用环境管理器的 __enter__ 方法。 __enter__ 方法的返回值赋值给 as 指定的变量，或者直接丢弃(没有使用as)
3. 然后执行with语句块中的内容
4. 如果执行with语句块中的内容时抛出了异常，将调用 __exit__(type,value,traceback) 方法，其中这3个和异常相关的参数来源于 sys.exc_info 。如果 __exit__ 返回值为False，则会自动重新抛异常以便传播异常，否则异常被认为合理处理
5. 如果with语句块中的内容没有抛异常，则直接调用 __exit__(None,None,None) ，即这三个参数都传递为None值

看一个简单的示例：

class TraceBlock:
 def message(self, arg):
  print('running ' + arg)

 def __enter__(self):
  print('starting with block')
  return self

 def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_tb):
  if exc_type is None:
   print('exited normally\n')
  else:
   print('raise an exception! ' + str(exc_type))
   return False

上面的 __enter__ 方法返回的对象会赋值给as关键字指定的变量，在这个示例中即将对象自身返回。如果有需求，可以返回其它对象。

上面的 __exit__ 中，如果异常的类型为None，说明with语句块中的语句执行过程没有抛异常，正常结束即可。但是如果有异常，则要求返回False，实际上上面的 return False 可以去掉，因为函数没有return时默认返回None，它的布尔值代表的就时False。

测试下：

with TraceBlock() as action:
 action.message("test 1")
 print("reached")
 
print('-' * 20, "\n")

with TraceBlock() as action:
 action.message("test 2")
 raise TypeError
 print("not reached")

结果如下：

starting with block
running test 1
reached
exited normally

--------------------

starting with block
running test 2
raise an exception! <class 'TypeError'>
Traceback (most recent call last):
  File "g:/pycode/list.py", line 23, in <module>
    raise TypeError
TypeError

定义环境管理器不是件简单的事。一般来说，如果不是很复杂的需求，直接使用try/finally来定义相关操作即可。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。