with語句會設(shè)置一個臨時的上下文，交給上下文管理器對象控制，并且負責(zé)清理上下問題。

這樣做能避免錯誤并減少樣板代碼，因此API能更安全，更易使用。除了自動關(guān)閉文件之外，with塊還有很多用途。

上下文管理器和with塊

上下文管理器對象目的是管理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/finnally模式。

這種模式用于保證一段代碼運行完畢后執(zhí)行某項操作，即便那段代碼是由于異常、return語句、sys.exit()調(diào)用而終止的，也都會執(zhí)行指定的finally操作。finally子句中通常存放用于釋放重要資源，或者還原臨時變更的狀態(tài)。

上下文管理器協(xié)議包含__enter__和__exit__兩個方法。

with語句開始運行時，會在上下文管理對象上調(diào)用__enter__方法；with語句運行結(jié)束之后，會在上下文管理對象上調(diào)用__exit__方法，以扮演finally子句的角色。

示例，把文件對象當(dāng)做上下文管理器對象使用。

with open('cafe.txt') as fp:
    src = fp.read(60)
print(fp)  # fp變量依舊可以用
print(fp.closed, fp.encoding)  # 讀取fp對象的屬性
print(fp.read())  # 但是執(zhí)行fp的IO操作會異常

打印
<_io.TextIOWrapper name='cafe.txt' mode='r' encoding='cp936'>
True cp936
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/lijiachang/PycharmProjects/collect_demo/test2.py", line 8, in <module>
    print(fp.read())
ValueError: I/O operation on closed file.

知識點：

• fp變量在上下文管理器之外，依舊存在，可以讀取fp對象屬性。因為with塊于函數(shù)和模塊不同，沒有定義新的作用域。
• 但是 不能在fp上再執(zhí)行IO操作，因為在with塊的末尾，已經(jīng)調(diào)用了TextIOWrapper__exit__方法把文件關(guān)閉了。

執(zhí)行with后面的表達式的結(jié)果是上下文管理器對象，不過，把值綁定到目標(biāo)變量（as后的變量）是在上下文管理器對象上調(diào)用__enter__方法的結(jié)果。

不管控制流程以哪種方式退出with塊，都會在上下文管理器對象上調(diào)用__exit__方法，而不是在__enter__方法返回的對象上調(diào)用。

with語句的as子句是可選的。對于像open這樣的函數(shù)來說，必須加上as子句，以便獲取文件的對象引用。不過一些上下文管理器對象會返回None，因為沒有什么有用的對象給用戶提供。

示例，實現(xiàn)一個LookingGlass類，上下文管理器

class LookingGlass:
    """鏡子：看到的字是反的"""
    def __enter__(self):
        import sys
        self.original_write = sys.stdout.write  # 把原始的[屏幕打印輸出]函數(shù)保存到一個實例屬性中，供以后使用
        sys.stdout.write = self.reverse_write  # 猴子補?。禾鎿Q成自己的方法實現(xiàn)
        return "ABCD"
    def reverse_write(self, text):
        self.original_write(text[::-1])  # 調(diào)用原始的屏幕打印，但是把內(nèi)容反轉(zhuǎn)
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        import sys
        sys.stdout.write = self.original_write  # 還原成原始的函數(shù)功能
        if exc_type is ZeroDivisionError:
            print('Do not divide by Zero!')
            return True  # 告訴解釋器，異常已經(jīng)處理
        # 其他的情況返回None，交給Python拋出異常
with LookingGlass() as what:
    print('lijiachang')
    print(what)
print(what)
print('back to normal')

打印
gnahcaijil
DCBA
ABCD
back to normal

知識點：

• sys.stdout.write 是標(biāo)準(zhǔn)屏幕打印輸出。要注意如果暫時緩存其他對象改變功能，記得最后還原成原來的版本。
• Python調(diào)用__enter__方法時，除了self之外不會傳入其他參數(shù)
• 如果一切正常，Python調(diào)用__exit__方法時，傳入的是None，None，None；如果拋出了異常，這三個參數(shù)是異常數(shù)據(jù)。如下：

exec_type: 異常類名稱。如ZeroDivisionError

exc_value: 異常實例。有時會有參數(shù)傳遞給異常構(gòu)造方法，例如錯誤信息，這些參數(shù)使用exc_value.args獲取

traceback: traceback對象。

補充，在try/finally語句的finally塊中調(diào)用sys.exc_info()得到的就是__exit__接收的這三個參數(shù)。

• 在__exit__中返回True是告訴解釋器，異常已經(jīng)處理了。如果返回True之外的值，比如默認的None，with塊中的異常會向上冒泡，讓Python來拋出。

In [44]: manager = LookingGlass()

In [45]: manager

Out[45]: <__main__.LookingGlass at 0xac6a970>

In [46]: m = manager.__enter__()

In [47]: m == "ABCD"

Out[47]: eurT

In [49]: m

Out[49]: 'DCBA'

In [50]: manager

Out[50]: >079a6cax0 ta ssalGgnikooL.__niam__<

In [54]: manager.__exit__(None, None, None)

In [55]: m

Out[55]: 'ABCD'

可以看到在調(diào)用__enter__之后，所有的標(biāo)準(zhǔn)打印輸出，都會反轉(zhuǎn)。因為stdout的所有輸出都經(jīng)過了__enter__方法中打補丁的reverse_write方法實現(xiàn)。

contextlib模塊

Python標(biāo)準(zhǔn)庫文檔中的contextlib模塊，提供了自定義上下文管理器的一些函數(shù)

• closing ：如果對象提供了close()方法，但沒有實現(xiàn)__enter__/__exit__方法，可以使用這個函數(shù)來構(gòu)建上下文管理器。
• suppress ： 構(gòu)建臨時忽略指定異常的上下文。
• @contextmanager ：這個裝飾器可以把簡單的生成器變?yōu)樯舷挛墓芾砥鳎@樣就不需要創(chuàng)建類來實現(xiàn)管理器協(xié)議了。
• ContextDecorate ：這是個基類，用于編寫類可以繼承他，用于定義基于類的上下文管理器。也可以用于裝飾器函數(shù)，在受管理的上下文中運行整個函數(shù)。
• ExitStack ： 這個上下文管理器能進入多個上下文管理器。with塊結(jié)束時，按照后進先出的順序調(diào)用棧中各個上下文管理器的__exit__方法。如果事先不知道 with塊要進入多少個上下文管理器，可以使用這個類。

使用最廣泛的還是@contextmanager裝飾器。要注意，這個裝飾器與迭代無關(guān)，卻要使用yeild關(guān)鍵字。

@contextmanager 裝飾器

使用@contextmanager裝飾器呢個減少創(chuàng)建上下文管理器的代碼量，因為不用編寫一個完整的類，不用定義__enter__和__exit__方法，只需要一個實現(xiàn)yeild語句的生成器，生成想讓__enter__方法返回的值。

其中yeild語句的作用是把函數(shù)的定義體分為兩部分：

yeild語句前面的代碼在with塊開始時（即解釋器調(diào)用__enter__方法時）執(zhí)行。

yeild語句后面的代碼在with塊結(jié)束時（即調(diào)用__exit__方法時）執(zhí)行。

示例，使用生成器實現(xiàn)上下文管理器

import contextlib
@contextlib.contextmanager
def looking_glass():
    import sys
    original_write = sys.stdout.write  # 把原始的[屏幕打印輸出]函數(shù)保存到一個實例屬性中，供以后使用
    def reverse_write(text):
        original_write(text[::-1])
    sys.stdout.write = reverse_write  # 猴子補丁：替換成自己的方法實現(xiàn)
    yield "ABCD"  # 這個值會綁定到as后的變量上
    sys.stdout.write = original_write
with looking_glass() as what:
    print('lijiachang')
    print(what)
print(what)
print('back to normal')

知識點 ：

• yield 后面的值會綁定到with語句中as子句的目標(biāo)變量上，執(zhí)行with塊中的代碼，這個函數(shù)會在這里暫停。
• 控制權(quán)一旦調(diào)成with塊，就會繼續(xù)執(zhí)行yeild語句后的代碼

@contextmanager 原理和注意事項

其實，contextlib.contextmanager裝飾器會把函數(shù)包裝實現(xiàn)成__enter__和__exit__方法的類。（ps:類的名字叫_GeneratorContextManager）

這個類的__enter__方法有如下作用：

• 調(diào)用生成器函數(shù)，保存生成器對象（這里把他稱為gen）。
• 調(diào)用next(gen)，執(zhí)行到y(tǒng)eild關(guān)鍵字所在的位置。
• 返回next(gen)產(chǎn)出的值，把產(chǎn)出的值綁定到with/as語句的目標(biāo)變量上。

with塊終止時，__exit__方法會做以下事情：

• 檢查有沒有異常傳給exc_type：
• 如果有，就調(diào)用gen.throw(exception), 在生成器函數(shù)定義體中包含yeild關(guān)鍵字的那一行拋出異常。
• 如果沒有異常，再次調(diào)用next(gen)，繼續(xù)執(zhí)行定義體中yeild語句之后的代碼。

在上面的示例中，有一個嚴(yán)重的問題：如果在with塊中拋出了異常，Python解釋器會捕獲，然后在looking_glass函數(shù)的yeild表達式再次拋出。但是問題是沒有處理錯誤的代碼，那么looking_glass函數(shù)就會終止，永遠的無法恢復(fù)成sys.stdout.write方法原始個功能，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出處于無效狀態(tài)。

所以要添加一下異常的處理，比如ZeroDivisionError異常。

示例，添加異常處理的基于生成器的上下文管理器

import contextlib
@contextlib.contextmanager
def looking_glass():
    """鏡子：看到的字是反的"""
    import sys
    original_write = sys.stdout.write  # 把原始的[屏幕打印輸出]函數(shù)保存到一個實例屬性中，供以后使用
    def reverse_write(text):
        original_write(text[::-1])
    sys.stdout.write = reverse_write  # 猴子補?。禾鎿Q成自己的方法實現(xiàn)
    msg = ''
    try:
        yield "ABCD"  # 只需要捕獲yield部分
    except ZeroDivisionError:
        msg = 'do not divide by zero'
    finally:
        sys.stdout.write = original_write
        if msg:
            print(msg)
with looking_glass() as what:
    0 / 0  # 拋出異常
    print('lijiachang')
    print(what)
print(what)
print('back to normal')

打印
do not divide by zero
ABCD
back to normal

知識點：

• 在生成器函數(shù)中只需要捕獲yeild關(guān)鍵字這行的異常，Python解釋器會在with塊中的異常，轉(zhuǎn)移到y(tǒng)ield這行拋出。
• 所以在使用@contextmanager裝飾器時，要把yeild語句放到try/finally語句中，因為我們永遠不知道上下文管理器的用戶會在with塊中做什么。

關(guān)于異常的處理的對比：

• 在用類實現(xiàn)上下文管理器時，前面說過，為了告訴解釋器異常已經(jīng)處理過了，需要在__exit__方法中返回True，此時解釋器會壓制異常。如果__exit__沒有顯示的返回一個值，那么解釋器得到的就是None，此時會向上冒泡異常。
• 在用@contextmanager裝飾器時，默認的行為是相反的：裝飾器提供的__exit__方法假定發(fā)給生成器的所有異常都已經(jīng)處理了，因此默認壓制異常。如果不想讓contextmanager壓制異常，必須在裝飾的函數(shù)中顯式的重新拋出異常。

最后，再次強調(diào)：在@contextmanager裝飾器裝飾去生成器中，yield與迭代沒有任何關(guān)系。

到此這篇關(guān)于Python上下文管理器詳細使用教程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python上下文管理器內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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