Python with/as使用說明

来源:https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/archive/2018/12/12/10111121.html
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with/as 使用open打開過文件的對with/as都已經非常熟悉,其實with/as是對try/finally的一種替代方案。 當某個對象支持一種稱為"環境管理協議"的協議時,就會通過環境管理器來自動執行某些善後清理工作,就像finally一樣:不管中途是否發生異常,最終都會執行某些清理操作。 ...


with/as

使用open打開過文件的對with/as都已經非常熟悉,其實with/as是對try/finally的一種替代方案。

當某個對象支持一種稱為"環境管理協議"的協議時,就會通過環境管理器來自動執行某些善後清理工作,就像finally一樣:不管中途是否發生異常,最終都會執行某些清理操作。

用法:

with expression [as var]:
    with_block_code

當expression返回的對象是支持環境管理協議的時候,就可以使用with。as var是可選的,如果不使用as var,expression返回對象將被丟棄,如果使用as var,就會將expression的返回對象賦值給變數var。

整個流程大致如下:先評估expression,如果支持環境管理協議,然後開始with/as語句塊結構,當準備退出with語句塊的時候,將執行對象中定義的善後操作。工作機制的細節見下文。

例如,open()返回的文件對象是支持環境管理協議的,所以可以用with/as來安全地打開文件:

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

整個過程是先open(),然後with/as,輸出每一行後將要退出with語句塊的時候,環境管理器根據文件對象中定義的操作關閉文件。

它實際上等價於:

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

雖然在文件不被引用之後,垃圾回收器會自動回收這個文件對象,但是垃圾回收器的回收操作是有等待時間的。換句話說,如果不使用with/as打開文件,也不顯示close()關閉文件,那麼這個文件很可能會在用完之後保持空閑一段時間,然後才被垃圾回收器回收。

with/as不僅用於文件打開/關閉,鎖操作也支持環境管理協議,也就是說,在有需要的時候會自動釋放鎖資源。

嵌套多個環境管理器

在python 3.1之後,with as支持多個環境管理器,使用逗號隔開即可。

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

它等價於嵌套的with:

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

多環境管理器管理的多個對象會在with語句塊中出現異常的時候,或者執行完with語句塊的時候全部自動被清理(例如文件關閉操作)。

例如,打開兩個文件,將它們的內容通過zip()合併在一起,並且同時關閉它們:

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

自定義環境管理器

無論是文件還是鎖,都是別人已經寫好了環境管理器的對象。我們自己也可以寫環境管理器,讓它可以使用with/as,這實際上屬於運算符重載的範疇。

要寫自己的環境管理器,先瞭解with/as的工作機制的細節:

  1. 先評估expression,評估的返回結果是一個對象,這個對象要具有__enter____exit__方法,返回的對象稱為"環境管理器"
  2. 然後調用環境管理器的__enter__方法。__enter__方法的返回值賦值給 as 指定的變數,或者直接丟棄(沒有使用as)
  3. 然後執行with語句塊中的內容
  4. 如果執行with語句塊中的內容時拋出了異常,將調用__exit__(type,value,traceback)方法,其中這3個和異常相關的參數來源於sys.exc_info。如果__exit__返回值為False,則會自動重新拋異常以便傳播異常,否則異常被認為合理處理
  5. 如果with語句塊中的內容沒有拋異常,則直接調用__exit__(None,None,None),即這三個參數都傳遞為None值

看一個簡單的示例:

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__方法返回的對象會賦值給as關鍵字指定的變數,在這個示例中即將對象自身返回。如果有需求,可以返回其它對象。

上面的__exit__中,如果異常的類型為None,說明with語句塊中的語句執行過程沒有拋異常,正常結束即可。但是如果有異常,則要求返回False,實際上上面的return False可以去掉,因為函數沒有return時預設返回None,它的布爾值代表的就時False。

測試下:

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")

結果如下:

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

定義環境管理器不是件簡單的事。一般來說,如果不是很複雜的需求,直接使用try/finally來定義相關操作即可。


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