Python上下文管理器和with块详解

上下文管理器和with块，具体内容如下

上下文管理器对象存在的目的是管理 with 语句，就像迭代器的存在是为了管理 for 语句一样。

with 语句的目的是简化 try/finally 模式。这种模式用于保证一段代码运行完毕后执行某项操作，即便那段代码由于异常、 return 语句或 sys.exit() 调用而中止，也会执行指定的操作。 finally 子句中的代码通常用于释放重要的资源，或者还原临时变更的状态。

==上下文管理器协议包含enter和exit两个方法==。 with 语句开始运行时，会在上下文管理器对象上调用enter方法。 with 语句运行结束后，会在上下文管理器对象上调用exit方法，以此扮演 finally 子句的角色。

==执行 with 后面的表达式得到的结果是上下文管理器对象，把值绑定到目标变量上（as 子句）是在上下文管理器对象上调用enter方法的结果==。with 语句的 as 子句是可选的。对 open 函数来说，必须加上 as子句，以便获取文件的引用。不过，有些上下文管理器会返回 None，因为没什么有用的对象能提供给用户。

with open('mirror.py') as fp:
  ...

自定义的上下文类：

class A:
  def __init__(self, name):
    self.name = name

  def __enter__(self):
    print('enter')
    return self.name

  def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
    print('gone')

with A('xiaozhe') as dt:
  print(dt)

contextlib模块

contextlib 模块中还有一些类和其他函数，使用范围更广。

closing：如果对象提供了 close() 方法，但没有实现enter/exit协议，那么可以使用这个函数构建上下文管理器。
suppress：构建临时忽略指定异常的上下文管理器。
@contextmanager：==这个装饰器把简单的生成器函数变成上下文管理器==，这样就不用创建类去实现管理器协议了。
ContextDecorator：这是个基类，用于定义基于类的上下文管理器。这种上下文管理器也能用于装饰函数，在受管理的上下文中运行整个函数
ExitStack：这个上下文管理器能进入多个上下文管理器。 with 块结束时， ExitStack 按照后进先出的顺序调用栈中各个上下文管理器的exit方法。

==使用最广泛的是 @contextmanager 装饰器，因此要格外留心。这个装饰器也有迷惑人的一面，因为它与迭代无关，却要使用 yield 语句==。

使用@contextmanager

@contextmanager 装饰器能减少创建上下文管理器的样板代码量，不用编写一个完整的类定义enter和exit方法，而只需实现有一个 yield 语句的生成器，生成想让enter方法返回的值。

在使用 @contextmanager 装饰的生成器中， yield 语句的作用是把函数的定义体分成两部分： ==yield 语句前面的所有代码在 with 块开始时（即解释器调用enter方法时）执行， yield 语句后面的代码在 with 块结束时（即调用exit方法时）执行==。

import contextlib

@contextlib.contextmanager
def test(name):
  print('start')
  yield name
  print('end')

with test('zhexiao123') as dt:
  print(dt)
  print('doing something')

实现原理

contextlib.contextmanager 装饰器会把函数包装成实现enter和exit方法的类。类的名称是 _GeneratorContextManager。

这个类的enter方法有如下作用:
1. 调用生成器函数，保存生成器对象（这里把它称为 gen）。
2. 调用 next(gen)，执行到 yield 关键字所在的位置。
3. 返回 next(gen) 产出的值，以便把产出的值绑定到 with/as 语句中的目标变量上。

with 块终止时，exit方法会做以下几件事：

1. 检查有没有把异常传给 exc_type；如果有，调用 gen.throw(exception)，在生成器函数定义体中包含 yield 关键字的那一行抛出异常。
2. 否则，调用 next(gen)，继续执行生成器函数定义体中 yield 语句之后的代码。

异常处理

为了告诉解释器异常已经处理了，exit方法会返回 True，此时解释器会压制异常。如果exit方法没有显式返回一个值，那么解释器得到的是 None，然后向上冒泡异常。

使用 @contextmanager 装饰器时，默认的行为是相反的：装饰器提供的exit方法假定发给生成器的所有异常都得到处理了，因此应该压制异常。如果不想让 @contextmanager 压制异常，必须在被装饰的函数中显式重新抛出异常。

上面的代码有个bug：如果在 with 块中抛出了异常， Python 解释器会将其捕获，然后在 test 函数的 yield 表达式里再次抛出。但是，那里没有处理错误的代码，因此 test 函数会中止。

使用 @contextmanager 装饰器时，要把 yield 语句放在 try/finally 语句中,因为我们永远不知道上下文管理器的用户会在 with 块中做什么。

import contextlib

@contextlib.contextmanager
def test(name):
  print('start')

  try:
    yield name
  except:
    raise ValueError('error')
  finally:
    print('end')

with test('zhexiao123') as dt:
  print(dt)
  print('doing something')

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。

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