玩转python中with的使用与上下文管理器

短命女 2021-12-12 19:45 320阅读 0赞

**        人是随着时间不断进化而来的，同样编程语言也是随着IT行业的更新换代，功能模块不断地优化与丰富才壮大起来的。比如在python2.5之前使用open读写文件操作就要注意。比如Python 程序打开一个文件后，往文件中写内容，写完之后，就要关闭该文件，否则会出现什么情况呢？极端情况下会出现 "Too many open files" 的错误，因为系统允许你打开的最大文件数量是有限的，默认打开文件最大文件数1024。**

**     **  **所以实际开发中要对可能发生异常的代码处进行 try 捕获，使用 try/finally 语句，因为如果在 try 代码块中程序出现了异常，后续代码就不再执行，而直接跳转到 except 代码块，但finally 块的代码无路如何最终都会被执行。因此，只要把 close 放在 finally 代码中，文件就一定会关闭，解决了这种隐藏的问题。**

## 1.使用open读写文件，try捕捉异常处理，finally关闭文件 ##

def f1():
        f = open("aaa.txt", "w+")
        try:
            f.write("hello ,world")
        except IOError:
            print("io 异常了啦")
        finally:
            f.close()
    f1()

**  使用上面处理当然没有任何问题，但在python2.5以后，基于之前的try....except....finally增加了一个功能更加简洁的方式with关键字。with语句相对try/finally来说简洁了很多，而且也不需要每一个用户都去写f.close()来关闭文件了。**

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## 2.使用with关键字进行文件操作 ##

def m2():
        with open("aaaa.txt","w+") as f : #open 方法的返回值给变量f，所以这里f可以自定义名称
            f.write("hahhahaha")
    m2()

1.   **open 方法的返回值赋值给变量 f，这里f只是变量名，指向open返回值的引用。**
2.  ** 当离开 with 代码块的时候，系统会自动调用 f.close() 方法， with 的作用和使用 try/finally 语句是一样的，所以这里不用手动写close()了**

**      上面那么为什么with可以实现这么强大的功能呢，即替代了try...finally,不用捕捉异常了，也不用手动调用close了，要想弄明白这个问题，先了解下python中的上下文管理器（Context Manager）。**

## 3.什么是上下文管理器 ##

查看官网看是说：**任何实现(重写)了 \_\_enter\_\_() 和 \_\_exit\_\_() 方法的对象都可称之为上下文管理器，****搞不清context manager,内容管理器，为啥翻译成上下文管理器。使用pycharm可以查看原来****\_\_enter\_\_() 和 \_\_exit\_\_()****是object类中自带的魔法方法。**

**      **细心的人用ctrl键打开查看该方法的源码，发现打开不了，这是为啥子呢？**因为python的解释器底层是用c语言写的(也有用java的)。所以底层很多方法，都是查看不了源码的。要想查看源码可以到github上搜搜。但是一些导入的python库，用python实现的，是可以直接查看源码的。**

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**     所谓的上下文管理器其实是一个遵守了context management protocol 协议的对象。****就是一个对象，一个重写了object类中\_\_enter\_\_() 和 \_\_exit\_\_() 方法的对象。这样的对象被称为上下文管理器Content Manager，它可以使用with关键字进行操作这个对象。**

### **3.1 with语句使用的格式** ###

with expression [as variable]:
        with-block
    ----------------------------------------------------------------------------
    案例1：
     with open("aaaa.txt","w+") as f : #open方法的返回值给变量f，相当于起个别名。
            f.write("hahhahaha")

1.  **这里expression是一个表达式，该表达式的结果必须是一个支持上下文管理协议的对象(即具有\_\_enter\_\_()和\_\_exit\_\_()方法的对象)，比如案例中操作文件就是用的open("aaaa.txt","w+"),这个表达式返回的结果就是file对象。具体返回的结果根据打开模式不同，返回值也不同，比如当open()用于以文本模式('w')打开文件时，它返回一个TextIOWrapper。那么这么说，既然open()可以用with进行操作，底层必然实现了上下文管理器协议的。查看官网可知。一些标准Python对象现在都支持上下文管理协议，并且可以与with语句一起使用。文件对象就是一个例子。  **![201907121955420.png][]
2.  既然支持上下文管理协议，也就是实现底层实现了**\_\_enter\_\_()和\_\_exit\_\_()方法。对象的\_\_enter\_\_()方法在with-block执行之前被调用，因此可以在类重写的\_\_enter\_\_方法里根据实际需求添加特定条件的过滤代码，\_\_enter\_\_方法。具体使用后面再说。**
3.  **在with-block 块的执行完成后，会调用对象的\_exit\_\_()方法，即使with-block块执行中引发异常，也可以运行这个\_\_exit\_\_方法，执行一些特定的操作(类似于try finally,finally无论是否有异常，都会执行其中的代码）。比如文件对象就在这个\_\_exit\_\_方法里调用了close()函数，这样不管open操作是否异常，文件最终都会关闭。**

### **3.2自定义一个实现了上下文管理器协议的对象：上下文管理器** ###

**     根据官网定义很简单，只要该类重写了object类中\_\_enter\_\_()和\_\_exit\_\_()方法即可。**

#自定义一个上下文管理器，实现原open()函数的功能
    class MyOpen(object):
    
        def __init__(self, filename, mode):
            self.filename = filename
            self.mode = mode
    
        def __enter__(self):
            print("entering")
            self.f = open(self.filename, self.mode)
            return self.f
    
        def __exit__(self, *args):
            print("will exit")
            self.f.close()
    
    #下面使用自定义的上下文管理器，
    #1.首先MyOpen("bbbb.txt","w") 先执行__init__,完成初始化,返回的是一个支持上下文管理器协议的对象给f
    #2.然后执行__enter__函数，该函数执行open()方法操作文件，并且返回这个file对象。
    #3.根据返回的file对象f,这个时候执行f.f.write("hello ,hahahhah")
    #4.不管第三步是否异常，最后都会调用__exit__执行文件的close.
    with MyOpen("bbbb.txt","w") as f:
        f.write("hello ,hahahhah")

## 4.实现上线文管理器的其他方式 ##

Python 还提供了一个 contextmanager 的装饰器，更进一步简化了上下文管理器的实现方式。通过 yield 将函数分割成两部分，yield 之前的语句在 \_\_enter\_\_ 方法中执行，yield 之后的语句在 \_\_exit\_\_ 方法中执行。紧跟在 yield 后面的值是函数的返回值。具体详细参考python官网：[https://docs.python.org/release/2.6/whatsnew/2.6.html\#pep-343-the-with-statement][https_docs.python.org_release_2.6_whatsnew_2.6.html_pep-343-the-with-statement]

from contextlib import contextmanager
    
    @contextmanager
    def my_open(path, mode):
        f = open(path, mode)
        yield f
        f.close()

**使用演示：**

with my_open('out.txt', 'w') as f:
        f.write("hello , the simplest context manager")

### 尖叫提示：  ###

**  Python 提供了 with 语法用于简化资源操作的后续清除操作，是 try/finally 的替代方法，实现原理建立在上下文管理器之上。此外，Python 还提供了一个 contextmanager 装饰器，更进一步简化上下管理器的实现方式。但是实际开中，一般不需要不要开发者掌握with的实现原理，会使用即可哈。**

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[201907121955420.png]: /images/20211210/598cfda65ba84e7bbde9d2699c6222ef.png
[https_docs.python.org_release_2.6_whatsnew_2.6.html_pep-343-the-with-statement]: https://docs.python.org/release/2.6/whatsnew/2.6.html#pep-343-the-with-statement