with語句的應用場景

  編程中有很多操作都是配套使用的，這種配套的流程可以稱為計算過程，Python語言為這種計算過程專門設計了一種結構：with語句。比如文件處理就是這類計算過程的典型代表。

使用with語句前後對比

沒有使用with語句之前，我們是這樣打開一個文件的：

try:
    # 1. [進入]
    f = open('a.txt', 'r', encoding="utf-8")
    # 2. [執行]
    print(f.read())
finally:
    if f:
        # 3. [退出]
        f.close()

python操作文件的流程一般就是這三步：

1. [進入]用只讀方式打開文件
   如果文件不存在，open()函數就會拋出一個IOError的錯誤，並且給出錯誤碼和詳細的信息告訴你文件不存在
2. [執行]讀取文件內容
   如果文件打開成功，接下來，調用read()方法可以一次讀取文件的全部內容，Python把內容讀到記憶體，用一個str對象表示
3. [退出]關閉打開的文件
   文件使用完畢後必須關閉，因為文件對象會占用操作系統的資源，並且操作系統同一時間能打開的文件數量也是有限的

思考為什麼關閉文件操作一定要放在finallly語句里？
  由於文件讀寫時都有可能產生IOError，一旦出錯，後面的f.close()就不會調用。所以，為了保證無論是否出錯都能正確地關閉文件，我們可以使用try ... finally來實現。

發現共性：
我們發現其實這種過程化的語句有共性，比如說在進去一個片段前必須做某種超贊，處理工作後又需要執行一個結束操作。比如上面的這段代碼：

finally:
    if f:
        f.close()

上面的代碼塊就可以做一個封裝。

使用with語句後，我們是這樣打開一個文件的：

with open("a.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    print(f.read())

這個with語句和前面的try ... finally結構是一樣的，但是代碼更佳簡潔，並且不必調用f.close()方法。

with語句的執行原理

從解釋器的角度去理解with語句執行流程。

with語句的基本形式是：

with 表達式 as 變數：
    語句塊

  這樣的一段代碼可以稱為一個上下文（context），在執行with語句時，解釋器會先求出表達式的值，這個值（對象）是一個上下文管理器，並且假設這個對象擁有如下類的構造方法：

    def __enter__():
        # 描述進入上下文的動作
        pass

    def __exit__():
        # 描述退出上下文的動作
        pass

with語句在求出這個上下文管理器對象之後，自動執行進入方法，並將這個對象的返回值賦值於 as 之後的變數，然後執行語句塊。然後在退出上下文前，自動執行對象的退出方法。

python系統和標準庫的一些類型定義了這對操作，可以直接用於with語句。比如文件對象就直接支持這一對操作，因此可以用在with語句的頭部。

如果你也有類似的計算過程需要抽取出來，那麼可以自定義一個類，並且包含進入、退出方法。

自定義open函數

自己實現才發現，使用裝飾器和生成器就能很好的解決這個問題，不需要用到類構造方法來實現；

import contextlib  # 引入上下文管理包

@contextlib.contextmanager  # 給函數引入裝飾器
def myopen(dir, mode):
    print("開始")
    f = open(dir, mode, encoding='utf-8')
    try:  # 上文
        yield f
    finally:  # 下文
        print("結束")
        f.close()

with myopen("a.txt", 'r') as fobj:  # 把try中的yield中的f賦值給fobj
    # with會將with後面的函數中的yield賦值給fobj
    for i in fobj:
        print(i)
        # 等待上面的迴圈結束後,才最終執行finally的代碼，所以這就是上下文管理

輸出：

開始
hello，我是a.txt的第1行文字。
結束

總結

打開文件讀寫、用pickle包完成數據的存儲、恢復的操作，都非常適合使用with語句。

pickle包的使用案例：

try:
    with open("phone.pickle", "wb") as outf:
        pickle.dump("13193388105", outf)
except:
    print("file have errow.")


try:
    with open("phone.pickle", "rb") as outf:
        data = pickle.load(outf)
        print(type(data))
        print(data)
except:
    print("file have errow.")

我總結了一下使用with語句的優點：

1. 採用with語句的代碼更簡潔；

2. 防止因為忘記寫f.close()而引發的錯誤；

3. 一個對象（上下文）的操作有進入、退出過程就可以抽取出來，並做成自動化執行；

參考

《從問題到程式用Python編程和計算》