理解Python中的with as 語法

原文

使用語言的好特性，而不是那些糟糕的特性————不知道誰說的

好久不學習python的語法了，上次去面試，和面試官聊到了python中的with-as statement（也稱context manager），挺感興趣的，這兩天學習了一番，收穫頗豐在此分享。

先說明乙個常見問題，檔案開啟：

try:
f = open('***')
do something
except:
do something
finally:
f.close()

其實我個人不止一次在網上看到有這麼寫的了，這個是錯的。

首先正確的如下：

try:
f = open('***')
except:
print
'fail to open'
exit(-1)
try:
do something
except:
do something
finally:
f.close()

很麻煩不是麼，但正確的方法就是這麼寫。

我們為什麼要寫finally，是因為防止程式丟擲異常最後不能關閉檔案，但是需要關閉檔案有乙個前提就是檔案已經開啟了。

在第一段錯誤**中，如果異常發生在f=open(『***』)的時候，比如檔案不存在，立馬就可以知道執行f.close()是沒有意義的。改正後的解決方案就是第二段**。

好了言歸正轉，開始討論with語法。

首先我們從下面這個問題談起，try-finally的語法結構：

set things up try: do something finally:

tear things down

這東西是個常見結構，比如檔案開啟，set things up就表示f=open(『***』)，tear things down就表示f.close()。在比如像多執行緒鎖，資源請求，最終都有乙個釋放的需求。try…finally結構保證了tear things down這一段永遠都會執行，即使上面do something得工作沒有完全執行。

如果經常用這種結構，我們首先可以採取乙個較為優雅的辦法，封裝！

def
controlled_execution
(callback):
set things up
try:
callback(thing)
finally:
tear things down
defmy_function
(thing):
do something
controlled_execution(my_function)

封裝是乙個支援**重用的好辦法，但是這個辦法很dirty，特別是當do something中有修改一些local variables的時候（變成函式呼叫，少不了帶來變數作用域上的麻煩）。

另乙個辦法是使用生成器，但是只需要生成一次資料，我們用for-in結構去呼叫他：

def
controlled_execution
(): set things up
try:
yield thing
finally:
tear things down
for thing in controlled_execution():
do something with thing

因為thing只有乙個，所以yield語句只需要執行一次。當然，從**可讀性也就是優雅的角度來說這簡直是糟糕透了。我們在確定for迴圈只執行一次的情況下依然使用了for迴圈，這**給不知道的人看一定很難理解這裡的迴圈是什麼個道理。

最終的python-dev團隊的解決方案。（python 2.5以後增加了with表示式的語法）

class
controlled_execution:
def__enter__
(self):
set things up
return thing
def__exit__
(self, type, value, traceback):
tear things down
with controlled_execution() as thing:
do something

在這裡，python使用了with-as的語法。當python執行這一句時，會呼叫enter函式，然後把該函式return的值傳給as後指定的變數。之後，python會執行下面do something的語句塊。最後不論在該語句塊出現了什麼異常，都會在離開時執行exit。

另外，exit除了用於tear things down，還可以進行異常的監控和處理，注意後幾個引數。要跳過乙個異常，只需要返回該函式true即可。下面的樣例**跳過了所有的typeerror，而讓其他異常正常丟擲。

def
__exit__
(self, type, value, traceback):
return isinstance(value, typeerror)

在python2.5及以後，file物件已經寫好了enter和exit函式，我們可以這樣測試：

>>> f = open("x.txt")
>>> f
'x.txt', mode 'r' at 0x00ae82f0>
>>> f.__enter__()
'x.txt', mode 'r' at 0x00ae82f0>
>>> f.read(1)
'x'>>> f.__exit__(none, none, none)
>>> f.read(1)
traceback (most recent call last):
file "", line 1, in
valueerror: i/o operation on closed file

之後，我們如果要開啟檔案並保證最後關閉他，只需要這麼做：

with open("x.txt") as f:
data = f.read()
do something with data

如果有多個項，我們可以這麼寫：

with open("x.txt") as f1, open('***.txt') as f2:
do something with f1,f2

上文說了exit函式可以進行部分異常的處理，如果我們不在這個函式中處理異常，他會正常丟擲，這時候我們可以這樣寫（python 2.7及以上版本，之前的版本參考使用contextlib.nested這個庫函式）：

try: with open( "a.txt" ) as f : do something except ***error:

do something about exception

總之，with-as表示式極大的簡化了每次寫finally的工作，這對保持**的優雅性是有極大幫助的。

感謝以下參考資料：

stackoverflow: catching an exception while using a python 『with』 statement

understanding python』s 「with」 statement

python docs:

理解Python中的with as 語法

Python中with語句的理解

Python中類的理解

理解Python中的鎖

理解Python中的with as 語法

Python中with語句的理解

Python中類的理解

理解Python中的鎖

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