Python with用法：自動關閉文件進程

實際上，Python 提供了 with 語句來管理資源關閉。比如可以把打開的文件放在 with 語句中，這樣 with 語句就會幫我們自動關閉文件。

with 語句的語法格式如下：

with context expression [as target(s)]:
  with 代碼塊

在上面的語法格式中，context_expression 用于創建可自動關閉的資源。

例如，程序使用 with 語句來讀取文件：

import codecs
# 使用with語句打開文件，該語句會負責關閉文件
with codecs.open("readlines_test.py", 'r', 'utf-8', buffering=True) as f:
  for line in f:
    print(line, end='')

程序也可以使用 with 語句來處理通過 fileinput.input 合并的多個文件，例如如下程序：

import fileinput
# 使用with語句打開文件，該語句會負責關閉文件
with fileinput.input(files=('test.txt', 'info.txt')) as f:
  for line in f:
    print(line, end='')

上面兩個程序都使用了 with 語句來管理資源，因此它們都不需要顯式關閉文件。

那么，with 語句的實現原理是什么？其實很簡單，使用 with 語句管理的資源必須是一個實現上下文管理協議（context manage protocol）的類，這個類的對象可被稱為上下文管理器。要實現上下文管理協議，必須實現如下兩個方法：

• context_manager.__enter__()：進入上下文管理器自動調用的方法。該方法會在 with 代碼塊執行之前執行。如果 with 語句有 as子句，那么該方法的返回值會被賦值給 as 子句后的變量；該方法可以返回多個值，因此，在 as 子句后面也可以指定多個變量（多個變量必須由“()”括起來組成元組）。
  
• context_manager.__exit__（exc_type, exc_value, exc_traceback）：退出上下文管理器自動調用的方法。該方法會在 with 代碼塊執行之后執行。如果 with 代碼塊成功執行結束，程序自動調用該方法，調用該方法的三個參數都為 None：如果 with 代碼塊因為異常而中止，程序也自動調用該方法，使用 sys.exc_info 得到的異常信息將作為調用該方法的參數。

通過上面的介紹不難發現，只要一個類實現了 __enter__() 和 __exit__(exc_type, exc_value, exc_traceback) 方法，程序就可以使用 with 語句來管理它；通過 __exit__() 方法的參數，即可判斷出 with 代碼塊執行時是否遇到了異常。

換而言之，上面程序所用的文件對象、FileInput 對象，其實都實現了這兩個方法，因此它們都可以接受 with 語句的管理。

下面我們自定義一個實現上下文管理協議的類，并使用 with 語句來管理它：

class FkResource:
  def __init__(self, tag):
    self.tag = tag
    print('構造器,初始化資源: %s' % tag)
  # 定義__enter__方法，with體之前的執行的方法
  def __enter__(self):
    print('[__enter__ %s]: ' % self.tag)
    # 該返回值將作為as子句中變量的值
    return 'fkit' # 可以返回任意類型的值
  # 定義__exit__方法，with體之后的執行的方法
  def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
    print('[__exit__ %s]: ' % self.tag)
    # exc_traceback為None，代表沒有異常
    if exc_traceback is None:
      print('沒有異常時關閉資源')
    else:
      print('遇到異常時關閉資源')
      return False  # 可以省略，默認返回None也被看做是False
with FkResource('孫悟空') as dr:
  print(dr)
  print('[with代碼塊] 沒有異常')
print('------------------------------')
with FkResource('白骨精'):
  print('[with代碼塊] 異常之前的代碼')
  raise Exception
  print('[with代碼塊] ~~~~~~~~異常之后的代碼')

上面程序定義了一個 FkResource 類，該類定義了 __enter__() 和 __exit__() 兩個方法，因此該類的對象可以被 with 語句管理：

• 程序在執行 with 代碼塊之前，會執行 __enter__() 方法，并將該方法的返回值賦值給 as 子句后的變量。
• 程序在執行 with 代碼塊之后，會執行 __exit__() 方法，可以根據該方法的參數來判斷 with 代碼塊是否有異常。

程序兩次使用 with 語句管理 FkResource 對象。第一次，with 代碼塊沒有出現異常。第二次，with 代碼塊出現了異常。大家可以看到，使用 with 語句兩次對 FkResource 的管理略有差異（主要是在 __exit()__ 方法中略有差異）。

運行上面的程序，可以看到如下輸出結果：

構造器,初始化資源: 孫悟空
[__enter__ 孫悟空]:
fkit
[with代碼塊] 沒有異常
[__exit__ 孫悟空]:
沒有異常時關閉資源
------------------------------
構造器,初始化資源: 白骨精
[__enter__ 白骨精]:
[with代碼塊] 異常之前的代碼
[__exit__ 白骨精]:
遇到異常時關閉資源
Traceback (most recent call last):
 File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 26, in <module>
  raise Exception
Exception

從上面的輸出結果來看，使用 with 語句管理資源，程序總可以在進入 with 代碼塊之前自動執行 __enter__() 方法，無論 with 代碼塊是否有異常，這個部分都是一樣的，而且 __enter__() 方法的返回值被賦值給了 as 子句后的變量，如上面的 ① 號輸出信息所示。

對于 with 代碼塊有異常和無異常這兩種情況，此時主要通過 exit() 方法的參數進行判斷，程序可針對 with 代碼塊是否有異常分別進行處理，如程序中代碼所示。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。