python的with语句浅析

with 语句适用于对资源进行访问的场合，确保不管在使用过程中是否发生了异常，都会进行必要的清理操作，释放资源。例如，文件使用后自动关闭、线程锁的获取和释放等。

与with有关的术语

要使用with语句，首先要明白上下文管理器这一概念。有了上下文管理器，with语句才能工作。下面是有关with语句的一下术语：

上下文管理协议：包含方法__enter__()和__exit__()，该协议的对象要实现这个两个方法。

上下文管理器：支持上下文管理协议的对象，这种对象实现了__enter__()和__exit__()方法。上下文管理器定义了with语句执行前和执行后的操作。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。

with的语法格式

with context_expression [as target(s)]:

with_body

context_expression:叫作with上下文表达式，该表达式要返回一个上下文管理器。

as字句：可选的。如果制定了as子句，会将上下文管理器的__enter__()方法的返回值赋给target(s)。target(s)可以是单个变量，或者由“()”括起来的元组。

with_body：叫作with语句体。语句体中不管是否发生异常，语句体结束后都会对资源进行自动的“清理”工作。在执行语句体之前会调用上下文管理器的__enter__()方法，在执行完语句体后，会执行__exit__()方法。

Python对一些内建的对象进行了改进，加入了对上下文管理器的支持，可以用于with语句中，比如可以自动关闭文件、线程锁的自动获取和释放等。例如，要对一个文件进行操作，使用with语句可以有如下代码：

清单1：with语句操作文件

<pre class="python" name="code">def read_file_with(fpath): 
    BLOCK_SIZE = 1024 
    with open(fpath, 'r') as f: 
        while True: 
            block = f.read(BLOCK_SIZE) 
            if block: 
                yield block 
            else: 
                return

for line in read_file_with(r"C:\Users\liu.chunming\Desktop\test.txt"):
    print line

这里使用了with语句，不管在处理文件的过程中是否发生异常，都能保证with语句结束后关闭打开的文件句柄。
（该代码中还使用了yield来迭代读取文件内容。利用固定长度的缓冲区来不断读取文件内容。如果直接对文件对象调用 read() 方法，会导致不可预测的内存占用。）
如果使用传统的try/finally方式，则要写类似的代码如下：

清单2：try/finally语句操作文件

def read_file_tryfinally(fpath):
    f=open(fpath,'r')
    BLOCKSIZE=1024
    try:
        while True:
            block=f.read(BLOCKSIZE)
            if block:
                yield block
            else:
                break
    finally:
            f.close()

for line in read_file_tryfinally(r"C:\Users\liu.chunming\Desktop\test.txt"):
    print line

比较起来，使用 with 语句可以减少编码量。已经加入对上下文管理协议支持的还有模块 threading、decimal 等。

清单3. with 语句执行过程

context_manager = context_expression
    exit = type(context_manager).__exit__  
    value = type(context_manager).__enter__(context_manager)
    exc = True   # True 表示正常执行，即便有异常也忽略；False 表示重新抛出异常，需要对异常进行处理
    try:
        try:
            target = value  # 如果使用了 as 子句
            with-body     # 执行 with-body
        except:
            # 执行过程中有异常发生
            exc = False
            # 如果 __exit__ 返回 True，则异常被忽略；如果返回 False，则重新抛出异常
            # 由外层代码对异常进行处理
            if not exit(context_manager, *sys.exc_info()):
                raise
    finally:
        # 正常退出，或者通过 statement-body 中的 break/continue/return 语句退出
        # 或者忽略异常退出
        if exc:
            exit(context_manager, None, None, None) 
        # 缺省返回 None，None 在布尔上下文中看做是 False

1.执行congtext_expression，生成上下文管理器context_manager

2.调用上下文管理器的__enter__()方法；如果使用了as字句，则将__enter__()的返回值赋值给as字句中额target(s)

3.执行with-body语句体。

4.不管with-body语句体执行过程中是否发生异常，都执行上下文管理器的__exit__方法，__exit__方法负责执行一些清理工作，比如释放资源等。如果执行过程中没有发生异常，或者语句体中执行了语句break、continue、return，则以None作为参数调用__exit__(None，None,None);如果执行过程中出现异常，则使用sys.exc_info得到的异常信息作为参数调用__exit__(exc_type,exc_value,exc_traceback)

5.出现异常时，如果__exit__(type,value,traceback)方法返回False，则会重新抛出异常，让with之外的语句逻辑来处理异常，这也是通用的做法；如果返回True，则忽略异常，不再对异常进行处理。