前言

本文主要個(gè)大家介紹了關(guān)于Python上下文管理器與else塊的相關(guān)內(nèi)容，分享出來供大家參考學(xué)習(xí)，下面話不多說了，來一起看看詳細(xì)的介紹吧。

在開始之前，我們先來看看下面這段話：

最終，上下文管理器可能幾乎與子程序（subroutine）本身一樣重要。目前，我們只了解了上下文管理器的皮毛……Basic 語言有with 語句，而且很多語言都有。但是，在各種語言中 with 語句的作用不同，而且做的都是簡單的事，雖然可以避免不斷使用點(diǎn)號(hào)查找屬性，但是不會(huì)做事前準(zhǔn)備和事后清理。不要覺得名字一樣，就意味著作用也一樣。with 語句是非常了不起的特性。

——Raymond Hettinger

雄辯的 Python 布道者

先做這個(gè)，再做那個(gè)：if語句之外的else塊

這個(gè)語言特性不是什么秘密，但卻沒有得到重視：else 子句不僅能在if 語句中使用，還能在 for、while 和 try 語句中使用。for/else、while/else 和 try/else 的語義關(guān)系緊密，不過與if/else 差別很大。起初，else 這個(gè)單詞的意思阻礙了我對(duì)這些特性的理解，但是最終我習(xí)慣了。

else 子句的行為如下:

for

　　僅當(dāng) for 循環(huán)運(yùn)行完畢時(shí)（即 for 循環(huán)沒有被 break 語句中止）才運(yùn)行 else 塊。

while

　　僅當(dāng) while 循環(huán)因?yàn)闂l件為假值而退出時(shí)（即 while 循環(huán)沒有被break 語句中止）才運(yùn)行 else 塊。

try

　　僅當(dāng) try 塊中沒有異常拋出時(shí)才運(yùn)行 else 塊。官方文檔（https://docs.python.org/3/reference/compound_stmts.html）還指出：“else 子句拋出的異常不會(huì)由前面的 except 子句處理?！?/p>

注意：

　　在所有情況下，如果異常或者 return、break 或 continue 語句導(dǎo)致控制權(quán)跳到了復(fù)合語句的主塊之外，else 子句也會(huì)被跳過。

　　在這些語句中使用 else 子句通常能讓代碼更易于閱讀，而且能省去一些麻煩，不用設(shè)置控制標(biāo)志或者添加額外的 if 語句。

在循環(huán)中使用 else 子句的方式如下述代碼片段所示：

 for item in my_list:
  if item.flavor == 'banana':
   break
  else:
   raise ValueError('No banana flavor found!')

一開始，你可能覺得沒必要在 try/except 塊中使用 else 子句。畢竟，在下述代碼片段中，只有 dangerous_call() 不拋出異常，after_call() 才會(huì)執(zhí)行，對(duì)吧？

 try:
  dangerous_call()
  after_call()
 except OSError:
  log('OSError...')

然而，after_call() 不應(yīng)該放在 try 塊中。為了清晰和準(zhǔn)確，try 塊中應(yīng)該只拋出預(yù)期異常的語句。因此，像下面這樣寫更好：

 try:
  dangerous_call()
 except OSError:
  log('OSError...')
 else:
  after_call()

現(xiàn)在很明確，try 塊防守的是 dangerous_call() 可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，而不是 after_call() 。而且很明顯，只有 try 塊不拋出異常，才會(huì)執(zhí)行after_call() 。

上下文管理器和with塊

　　上下文管理器對(duì)象存在的目的是管理 with 語句，就像迭代器的存在是為了管理 for 語句一樣。

　　with 語句的目的是簡化 try/finally 模式。這種模式用于保證一段代碼運(yùn)行完畢后執(zhí)行某項(xiàng)操作，即便那段代碼由于異常、return 語句或sys.exit() 調(diào)用而中止，也會(huì)執(zhí)行指定的操作。finally 子句中的代碼通常用于釋放重要的資源，或者還原臨時(shí)變更的狀態(tài)。

　　上下文管理器協(xié)議包含 __enter__ 和 __exit__ 兩個(gè)方法。with 語句開始運(yùn)行時(shí)，會(huì)在上下文管理器對(duì)象上調(diào)用 __enter__ 方法。with 語句運(yùn)行結(jié)束后，會(huì)在上下文管理器對(duì)象上調(diào)用 __exit__ 方法，以此扮演 finally 子句的角色。

🌰 演示把文件對(duì)象當(dāng)成上下文管理器使用

>>> with open('mirror.py') as fp: # fp綁定到打開的文件上，因?yàn)槲募腳_enter__方法返回self
...   src = fp.read(60) # 從fp中讀取一些數(shù)據(jù)
...
>>> len(src)
>>> fp # fp變量依然可以使用
<_io.TextIOWrapper name='mirror.py' mode='r' encoding='UTF-8'>
>>> fp.closed, fp.encoding # 可以讀取fp對(duì)象的屬性
(True, 'UTF-8')
>>> fp.read(60) # 但是不能在fp上執(zhí)行I/O操作，因?yàn)樵趙ith塊的結(jié)尾，調(diào)用了TextIOWrappper.__exit__方法把文件關(guān)閉了
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: I/O operation on closed file.

測(cè)試 LookingGlass 上下文管理器類

>>> from mirror import LookingGlass
>>> with LookingGlass() as what: # 上下文管理器是LookingGlass類的實(shí)例；Python在上下文管理器上調(diào)用__enter__方法，把返回結(jié)果綁定在what上
...  print('Alice, Kitty and Snowdrop') # 打印一個(gè)字符串，然后打印what變量的值
...  print(what)
...
pordwonS dna yttiK ,ecilA # 打印出的內(nèi)容是反向的
YKCOWREBBAJ
>>> what # 現(xiàn)在，with塊已經(jīng)執(zhí)行完畢，可以看出，__enter__方法返回的值，即存儲(chǔ)在what變量中的值是字符串'JABBERWOCKY'
'JABBERWOCKY'
>>> print('Back to normal.') # 輸出不在是反向的了
Back to normal.

mirror.py：LookingGlass 上下文管理器類的代碼

class LookingGlass:

 def __enter__(self):      # 除了 self 之外，Python調(diào)用__enter__方法時(shí)不竄入其他參數(shù)
  import sys
  self.original_write = sys.stdout.write # 把原來的 sys.stdout.write 方法保存在一個(gè)實(shí)例屬性中，供后面使用
  sys.stdout.write = self.reverse_write # 為 sys.stdout.write 打猴子補(bǔ)丁，替換成自己編寫的方法
  return 'JABBERWOCKY'     # 返回 'JABBERWOCKY' 字符串，這樣才有內(nèi)容存入目標(biāo)變量 what

 def reverse_write(self, text):    # 這是用于取代 sys.stdout.write 的方法，把 text 參數(shù)的內(nèi)容反轉(zhuǎn)，然后調(diào)用原來的方法實(shí)現(xiàn)
  return self.original_write(text[::-1])


 def __exit__(self, exc_type, exc_val, traceback): # 如果一切正常，Python會(huì)調(diào)用__exit__方法傳入的參數(shù)是三個(gè)None，如果拋出異常，則三個(gè)參數(shù)是異常的數(shù)據(jù)
  import sys
  sys.stdout.write = self.original_write # 還原成原來的sys.studout.write方法
  if exc_type is ZeroDivisionError:  # 如果有異常，而且是 ZeroDivisionError 類型，打印一個(gè)消息
   print('Please DO NOT divide by zero!') 
   return True       # 然后返回 True，告訴解釋器，異常已經(jīng)處理

解釋器調(diào)用 __enter__ 方法時(shí)，除了隱式的 self 之外，不會(huì)傳入任何參數(shù)。傳給 __exit__ 方法的三個(gè)參數(shù)列舉如下。

exc_type

　　異常類（例如 ZeroDivisionError）

exc_value

　　異常實(shí)例。有時(shí)會(huì)有參數(shù)傳給異常構(gòu)造方法，例如錯(cuò)誤消息，這些參數(shù)可以使用 exc_value.args 獲取

traceback

　　traceback 對(duì)象

在 with 塊之外使用 LookingGlass 類

>>> from mirror import LookingGlass
>>> manager = LookingGlass() # 實(shí)例化并審查manager實(shí)例，等同于 with LookingGlass() as manager
>>> manager
<mirror.LookingGlass object at 0x2a578ac>
>>> monster = manager.__enter__() # 在上下文管理器中調(diào)用__enter__()方法，把結(jié)果存儲(chǔ)在monster中
>>> monster == 'JABBERWOCKY' # monster的值是字符串'JABBERWOCKY'，打印出來的True標(biāo)識(shí)符是反向，因?yàn)橛昧撕镒友a(bǔ)丁
eurT
>>> monster
'YKCOWREBBAJ'
>>> manager
>ca875a2x0 ta tcejbo ssalGgnikooL.rorrim<
>>> manager.__exit__(None, None, None) # 調(diào)用manager.__exit__，還原成之前的stdout.write
>>> monster
'JABBERWOCKY'

contextlib模塊中的實(shí)用工具

closing

　　如果對(duì)象提供了 close() 方法，但沒有實(shí)現(xiàn)__enter__/__exit__ 協(xié)議，那么可以使用這個(gè)函數(shù)構(gòu)建上下文管理器。

suppress

　　構(gòu)建臨時(shí)忽略指定異常的上下文管理器。

@contextmanager

　　這個(gè)裝飾器把簡單的生成器函數(shù)變成上下文管理器，這樣就不用創(chuàng)建類去實(shí)現(xiàn)管理器協(xié)議了。

ContextDecorator

　　這是個(gè)基類，用于定義基于類的上下文管理器。這種上下文管理器也能用于裝飾函數(shù)，在受管理的上下文中運(yùn)行整個(gè)函數(shù)。

ExitStack

　　這個(gè)上下文管理器能進(jìn)入多個(gè)上下文管理器。with 塊結(jié)束時(shí)，ExitStack 按照后進(jìn)先出的順序調(diào)用棧中各個(gè)上下文管理器的__exit__ 方法。如果事先不知道 with 塊要進(jìn)入多少個(gè)上下文管理器，可以使用這個(gè)類。例如，同時(shí)打開任意一個(gè)文件列表中的所有文件。

使用@contextmanager

　　@contextmanager 裝飾器能減少創(chuàng)建上下文管理器的樣板代碼量，因?yàn)椴挥镁帉懸粋€(gè)完整的類，定義 __enter__ 和 __exit__ 方法，而只需實(shí)現(xiàn)有一個(gè) yield 語句的生成器，生成想讓 __enter__ 方法返回的值。

　　在使用 @contextmanager 裝飾的生成器中，yield 語句的作用是把函數(shù)的定義體分成兩部分：yield 語句前面的所有代碼在 with 塊開始時(shí)（即解釋器調(diào)用 __enter__ 方法時(shí)）執(zhí)行， yield 語句后面的代碼在with 塊結(jié)束時(shí)（即調(diào)用 __exit__ 方法時(shí)）執(zhí)行。

mirror_gen.py：使用生成器實(shí)現(xiàn)的上下文管理器

import contextlib


@contextlib.contextmanager    # 應(yīng)用 contextmanager 裝飾器
def looking_glass():
 import sys
 original_write = sys.stdout.write # 貯存原來的 sys.stdout.write 方法

 def reverse_write(text):   # 定義自定義的 reverse_write 函數(shù)；在閉包中可以訪問 original_write
  original_write(text[::-1])

 sys.stdout.write = reverse_write # 把 sys.stdout.write 替換成 reverse_write
 yield 'JABBERWOCKY'     # 產(chǎn)出一個(gè)值，這個(gè)值會(huì)綁定到 with 語句中 as 子句的目標(biāo)變量上
 sys.stdout.write = original_write # 控制權(quán)一旦跳出 with 塊，繼續(xù)執(zhí)行 yield 語句之后的代碼；這里是恢復(fù)成原來的 sys. stdout.write 方法

with looking_glass() as what:   # 直接通過上下文管理器實(shí)現(xiàn)with的功能
 print('Alice, Kitty and Snowdrop')
 print(what)

print(what)

以上代碼執(zhí)行的結(jié)果為：

pordwonS dna yttiK ,ecilA
YKCOWREBBAJ
JABBERWOCKY

其實(shí)，contextlib.contextmanager 裝飾器會(huì)把函數(shù)包裝成實(shí)現(xiàn)__enter__ 和 __exit__ 方法的類

這個(gè)類的 __enter__ 方法有如下作用:

　　(1) 調(diào)用生成器函數(shù)，保存生成器對(duì)象（這里把它稱為 gen）。

　　(2) 調(diào)用 next(gen)，執(zhí)行到 yield 關(guān)鍵字所在的位置。

　　(3) 返回 next(gen) 產(chǎn)出的值，以便把產(chǎn)出的值綁定到 with/as 語句中的目標(biāo)變量上。

with 塊終止時(shí)，__exit__ 方法會(huì)做以下幾件事:

　　(1) 檢查有沒有把異常傳給 exc_type；如果有，調(diào)用gen.throw(exception) ， 在生成器函數(shù)定義體中包含 yield 關(guān)鍵字的那一行拋出異常。

　　(2) 否則，調(diào)用 next(gen) ，繼續(xù)執(zhí)行生成器函數(shù)定義體中 yield 語句之后的代碼。

注意：　　

　　上面的 🌰 有一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤：如果在 with 塊中拋出了異常，Python 解釋器會(huì)將其捕獲，然后在 looking_glass 函數(shù)的 yield 表達(dá)式里再次拋出。但是，那里沒有處理錯(cuò)誤的代碼，因此 looking_glass 函數(shù)會(huì)中止，永遠(yuǎn)無法恢復(fù)成原來的 sys.stdout.write 方法，導(dǎo)致系統(tǒng)處于無效狀態(tài)。

mirror_gen_exc.py：基于生成器的上下文管理器，而且實(shí)現(xiàn)了異常處理

import contextlib


@contextlib.contextmanager
def looking_glass():
 import sys
 original_write = sys.stdout.write

 def reverse_write(text):
  original_write(text[::-1])

 sys.stdout.write = reverse_write
 msg = ''        #創(chuàng)建一個(gè)變量，用于保存可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤消息；
 try:
  yield 'JABBERWOCKY'
 except ZeroDivisionError:    #處理 ZeroDivisionError 異常，設(shè)置一個(gè)錯(cuò)誤消息
  msg = 'Please DO NOT divide by zero!'
 finally:
  sys.stdout.write = original_write # 撤銷對(duì) sys.stdout.write 方法所做的猴子補(bǔ)丁
  if msg:
   print(msg)      # 如果設(shè)置了錯(cuò)誤消息，把它打印出來

注意：

　　使用 @contextmanager 裝飾器時(shí)，要把 yield 語句放在try/finally 語句中（或者放在 with 語句中），這是無法避免的，因?yàn)槲覀冇肋h(yuǎn)不知道上下文管理器的用戶會(huì)在 with 塊中做什么。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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