函数-上下文管理器
上下文管理协议（Context Management Protocol）：包含方法 enter() 和 exit()，支持该协议的对象要实现这两个方法。
上下文管理器（Context Manager）：支持上下文管理协议的对象，这种对象实现了__enter__() 和 exit() 方法。
上下文管理器定义执行 with 语句时要建立的运行时上下文，负责执行 with 语句块上下文中的进入与退出操作。通常使用 with 语句调用上下文管理器，也可以通过直接调用其方法来使用。
运行时上下文（runtime context）：由上下文管理器创建，通过上下文管理器的 enter() 和__exit__() 方法实现，enter() 方法在语句体执行之前进入运行时上下文，exit() 在语句体执行完后从运行时上下文退出。with 语句支持运行时上下文这一概念。
上下文表达式（Context Expression）：with 语句中跟在关键字 with 之后的表达式，该表达式要返回一个上下文管理器对象。
语句体（with-body）：with 语句包裹起来的代码块，在执行语句体之前会调用上下文管理器的 enter() 方法，执行完语句体之后会执行__exit__() 方法。
01 with语句
with是从Python2.5引入的一个新的语法，它是一种上下文管理协议的具体实现，目的在于从流程图中把 try、except 和finally 关键字和 资源分配释放相关代码统统去掉，简化try….except….finlally的处理流程。
with通过__enter__方法初始化，然后在__exit__中做善后以及处理异常。 所以使用with处理的对象必须有__enter__()和__exit__()这两个方法。
其中__enter__()方法在语句体（with语句包裹起来的代码块）执行之前进入运行，exit()方法在语句体执行完毕退出后运行。
with 语句适用于对资源进行访问的场合，确保不管使用过程中是否发生异常都会执行必要的“清理”操作，释放资源，比如文件使用后自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。
With语句的基本语法格式:
with expression [as target]:
with_body
'''
参数说明：
expression：是一个需要执行的表达式；
target：是一个变量或者元组，存储的是expression表达式执行返回的结果，可选参数。
with_body：是一段语句体。
'''
02 应用场景
有一些任务，可能事先需要设置，事后做清理工作。对于这种场景，Python的with语句提供了一种非常方便的处理方式。一个很好的例子是文件处理，用户需要获取一个文件句柄，从文件中读取数据，然后关闭文件句柄。
- 文件操作
- 进程线程之间互斥对象
- 资源的加锁和解锁
- 支持上下文其他对象
03 示例
# 不用with语句打开文件
f = open("test.txt")
print(f.read())
f.close()
'''
这里有两个问题:
一是可能忘记关闭文件句柄；
二是文件读取数据发生异常，没有进行任何处理。
'''
# 使用异常处理语句增强文件操作
try:
f = open('test.txt')
print(f.read())
except:
print('fail to open')
finally:
f.close()
'''
这里有一个问题:
虽然这段代码运行良好，但是太冗长
'''
# 使用with上下文管理器
with open('test.txt') as f:
print(f.read())
'''
有更优雅的语法，
还可以很好的处理上下文环境产生的异常。
'''
with open('test.txt') as f:
print(f.read())
print(f.closed) # 返回True，说明文件句柄已经被自动关闭
04 with工作原理
紧跟with关键字后面的表达式会被求值，表达式运算之后返回一个对象，该对象必须包含两个方法：enter()和__exit__()。表达式运算之后，会调用对象的__enter__()方法，这个方法的返回值将被赋值给as关键字后面的变量。
当with包含的代码块全部被执行完之后，再调用前面返回对象的__exit__()方法。
针对上面示例，当打开文件执行操作时，具体流程如下：
-
with语句先暂存了File类的__exit__⽅法
-
然后它调⽤File类的__enter__⽅法
-
__enter__⽅法打开⽂件并返回给with语句
-
打开的⽂件句柄被传递给 f 参数
-
我们使⽤.read()来读取⽂件
-
with语句调⽤之前暂存的__exit__⽅法
-
__exit__⽅法关闭了⽂件
#示例1，演示上下文运行全流程：
class Test:
def __enter__(self):
print("开始运行上下文")
def __exit__(self, type, value, trace):
print("结束运行上下文")
with Test():
print("上下文运行中")
#示例2，如果with表达式运算结果不是上下文管理器，with将抛出异常：
class Test:
pass
with Test():
print("上下文运行中")
'''
Traceback (most recent call last):
File "d:/www_vs/test2.py", line 8, in <module>
with test():
AttributeError: __enter__
'''
#示例3，完善上下文管理器
class Test:
name = "上下文管理器"
def __enter__(self):
return self
def __exit__(self, type, value, trace):
print(type)
print(value)
print(trace)
with Test() as t:
print(t.name)
raise
'''
上下文管理器
<class 'RuntimeError'>
No active exception to reraise
<traceback object at 0x02BA7988>
Traceback (most recent call last):
File "d:/www_vs/test3.py", line 13, in <module>
raise
RuntimeError: No active exception to reraise
'''
通过示例3，可以看到__enter__()方法被执行， enter()方法必须包含1个位置参数。该方法的返回值是this，赋值给变量t。
t表示Test的实例对象，执行with代码块，打印实例对象的属性name。然后，使用raise主动抛出异常。
exit()方法被调用。该方法必须包含4个位置参数。with真正强大之处是它可以处理异常。可能你已经注意到__exit__方法后面三个参数：type、 val 和 trace。 这些参数在异常处理中相当有用，type表示异常类型，val表示异常的具体信息，trace表示具体错误细节。
实际上，如果在with后面的代码块抛出任何异常时，exit() 方法被执行，与之关联的type、value和stack trace传给 exit() 方法，因此抛出的异常信息会被打印出来了。
在开发库时，清理资源、 关闭文件等等操作，都可以放在 exit 方法中完成。另外，exit 还可以进行异常的监控和处理。
注意，如果要跳过一个异常，只需要__exit__返回True即可。如果返回False，将抛出异常。
# 下面示例将跳过所有的TypeError，而让其他异常正常抛出。
class Test:
name = "上下文管理器"
def __enter__(self):
return self
def __exit__(self, type, value, trace):
return isinstance(value, TypeError)
with Test() as t:
print(t.name)
raise TypeError()
总之，with-as表达式极大的简化了每次写finally的工作，这对保持代码的优雅性是有极大帮助的。如果有多个项，还可以如下面方式进行编写。
with open("test1.txt", "w") as f1, open('test2.txt', "w") as f2:
f1.write("test1")
f2.write("test2")
因此，Python的with语句提供了一个有效的机制，让代码更简练，同时在异常产生时，清理工作更简单。
当异常发⽣时，with语句会采取哪些步骤。
-
它把异常的type,value和traceback传递给__exit__⽅法。
-
它让__exit__⽅法来处理异常。
-
如果__exit__返回的是True，那么这个异常就被优雅地处理了。
-
如果__exit__返回的是True以外的任何东西，那么这个异常将被with语句抛出。
05 应用
自定义打开文件
class myOpen(object):
def __init__(self,filename):
self.handle=open(filename)
print( "Resource:%s"%filename )
def __enter__(self):
print( "[enter %s]: 分配资源."%self.handle )
return self.handle # 可以返回不同的对象
def __exit__(self,exc_type,exc_value,exc_trackback):
print( "[exit %s]: 释放资源." %self.handle )
if exc_trackback is None:
print( "[exit %s]: 无异常退出."%self.handle )
self.handle.close()
else:
print( "[exit %s]: 包含异常的退出."%self.handle )
return False # 可以省略，缺省的None也是被看做是False
with myOpen('test1.txt') as fp:
for line in fp.readlines():
print( line , " " )
'''
输出结果：
Resource:test1.txt
[enter <_io.TextIOWrapper name='test1.txt' mode='r' encoding='cp936'>]: 分配资源.
1
2
[exit <_io.TextIOWrapper name='test1.txt' mode='r' encoding='cp936'>]: 释放资源.
[exit <_io.TextIOWrapper name='test1.txt' mode='r' encoding='cp936'>]: 无异常退出.
'''
myOpen中的__enter__() 返回的是自身的引用，这个引用可以赋值给 as 子句中的fp变量； 返回值的类型可以根据实际需要设置为不同的类型，不必是上下文管理器对象本身。
exit() 方法中对变量exc_trackback进行检测，如果不为 None，表示发生了异常，返回 False 表示需要由外部代码逻辑对异常进行处理； 如果没有发生异常，缺省的返回值为 None，在布尔环境中也是被看做 False，但是由于没有异常发生，exit() 的三个参数都为 None，上下文管理代码可以检测这种情况，做正常处理。exit()方法的3个参数，分别代表异常的类型、值、以及堆栈信息。
自定义上下文类
class Mycontex(object):
def __init__(self,name):
self.name=name
def __enter__(self):
print("进入enter")
return self
def do_self(self):
print(self.name)
def __exit__(self,exc_type,exc_value,traceback):
print("退出exit")
print(exc_type,exc_value)
with Mycontex('test') as mc:
mc.do_self()
'''
输出结果：
进入enter
test
退出exit
None None
'''
自定义类必须包含上述几个方法才能正确使用with关键字。即使程序发生了错误，Python解释器终止了程序，但是我们的类 还是顺利关闭了。
06 基于⽣成器的实现
还可以⽤装饰器(decorators)和⽣成器(generators)来实现上下⽂管理器。
Python有个contextlib模块专门⽤于这个⽬的。我们可以使⽤⼀个⽣成器函数来实现⼀ 个上下⽂管理器，⽽不是使⽤⼀个类。
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def open_file(name):
f = open(name, 'w')
yield f
f.close()
这个实现⽅式看起来更加直观和简单。然⽽，这个⽅法需要关于⽣成器、yield 和装饰器的⼀些知识。在这个例⼦中我们还没有捕捉可能产⽣的任何异常。它的⼯作⽅式 和之前的⽅法⼤致相同。
简单剖析下这个⽅法。
-
Python解释器遇到了yield关键字。因为这个缘故它创建了⼀个⽣成器⽽不是⼀个 普通的函数。
-
因为这个装饰器，contextmanager会被调⽤并传⼊函数名（open_file）作为 参数。
-
contextmanager函数返回⼀个以GeneratorContextManager对象封装过的 ⽣成器。
-
这个GeneratorContextManager被赋值给open_file函数，我们实际上是在 调⽤GeneratorContextManager对象。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-658864.html
那现在我们既然知道了所有这些，我们可以⽤这个新⽣成的上下⽂管理器了，像这样：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-658864.html
with open_file('some_file') as f:
f.write('hola!')
到了这里，关于Python函数-上下文管理器的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
