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Python自学成才之路 with到上下文管理器

在做文件IO操作时,有一个with语句,他能够自动的对文件进行打开和关闭操作。

with open('d:\\abc.txt', 'w') as f:
    f.write('hello world')

With有这个特效,其实背后实际上是基于__enter__和__exit__这两个魔术方法来实现的。一个对象实现了__enter__和__exit__这两个魔术方法后,也能使用with语法。举个栗子,把大象放进冰箱有三步操作,第一步打开冰箱,第二步把大象放进冰箱,第三步关上冰箱,如果使用with语法可以这样实现:

class Elephant(object):

    def __init__(self):
        pass

    def __enter__(self):
        print('open ice box')

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print('close ice box')


with Elephant():
    print('put elephant into ice box')
输出:
open ice box
put elephant into ice box
close ice box

上下文管理器(context manager) 前面说with的IO操作特效是基于__enter__和__exit__这两个魔术方法来实现的,其实更专业的说法,这叫做上下文管理器。

上下文管理器是指在一段代码执行之前执行一段代码,用于一些预处理工作;执行之后再执行一段代码,用于一些清理工作。比如打开文件进行读写,读写完之后需要将文件关闭。在上下文管理协议中,有两个方法__enter__和__exit__,分别实现上述两个功能。

使用with语法格式是这样的:

with EXPR as VAR:
    BLOCK

整个执行流程:

  1. 执行expr语句,获得上下文管理器
  2. 调用__enter__方法,做一些预处理操作
  3. as var 是接收__enter__执行后返回的结果,如果没有返回结果,as var可以省略掉
  4. 执行block
  5. 执行__exit__方法,__exit__方法有三个参数,这三个参数是用来处理异常信息的,exc_type表示异常类型,exc_val表示异常信息,exc_tb表示异常堆栈信息。__exit__方法也可以有返回值,如果为True,那么表示异常被忽视,相当于进行了try-except操作;如果为False,则该异常会被重新raise。

为了演示效果,在上面那个把大象放入冰箱的例子中人为加一个异常:

class Elephant(object):

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

    def __enter__(self):
        print('open ice box')
        return self.name

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print('close ice box')
        print(exc_type)
        print(exc_val)
        print(exc_tb)
        return True


with Elephant('peter') as name:
    print('elephant name: %s'%name)
    print('put elephant into ice box')
    1/0
输出:
open ice box
elephant name: peter
put elephant into ice box
close ice box
<class 'ZeroDivisionError'>
division by zero
<traceback object at 0x000001B1E179C148>

__exit__方法默认返回false,如果返回true异常会在__exit__内部被消化掉,如果返回false异常会重新抛出来。

contextlib实现上下文管理器的功能 通过with实现上下文管理器的功能需要实现两个方法,contextlib库中有一个contextmanage装饰器,可以通过这个装饰器以一种更简单的方式来实现上下文管理器的功能。

contextmanage中yield之前的代码类似于__enter__的作用,yield的返回值赋值给as之后的变量,yield之后的代码类似于_exit__的作用。之前有讲过yield放在函数中表示的是生成器,但是如果函数加了contextmanager装饰器,则该函数就变成了了上下文管理器了。

import contextlib

@contextlib.contextmanager
def elephant(name):
    print('open ice box')

    yield name

    print('close ice box')


with elephant('peter') as name:
    print('elephant name: %s'%name)
    print('put elephant into ice box')
输出:
open ice box
elephant name: peter
put elephant into ice box
close ice box

和with不同的是,contextmanage实现的上下文管理器没有对异常做捕获,需要自己处理。

上下文管理器的应用 自定义一个文件io操作的上下文管理器。

class FileOpener(object):

    def __init__(self, filename, filemode):
        self.filename = filename
        self.filemode = filemode

    def __enter__(self):
        self.fp = open(self.filename, self.filemode)
        return self.fp

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        self.fp.close()


with FileOpener('test.txt', 'w') as fp:
    fp.write('hello')

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