【Python学习笔记】with语句与上下文管理器

• with语句
• 上下文管理器
• contextlib模块
• 参考引用

　　with语句

f = open("test.txt")
try:
    for line in f.readlines():
        print(line)
finally:
    f.close()

　　不管文件操作有没有出现异常，try/finally中的finnally语句都会执行，从而保证文件的正确关闭。但是很显然Python的设计者们并没有满足于此，他们以希望更简洁更优美的形式来实现资源的清理，而且希望这种清理工作不需要暴露给使用者，所以便出现了with语句。

　　　　with语句的基本语法结构如下:　　　

with expression [as variable]:
　　　 with-block

　　先看下如果用with语句代替上面的try/finally的例子，然后再讨论它的更多细节，如下

with open("text.txt") as f:
    for line in f.readlines()　　　　print(line)

　　是不是发现使用with语句相对try/finally来说简洁了很多，而且也不需要每一个用户都去写f.close()来关闭文件了，这是因为with语句在背后做了大量的工作。with语句的expression是上下文管理器，这个我们下文会说。with语句中的[as variable]是可选的，如果指定了as variable说明符，则variable是上下文管理器expression调用__enter__()函数返回的对象。所以，f并不一定就是expression，而是expression.__enter__()的返回值，至于expression.__enter__()返回什么就由这个函数来决定了。with-block是执行语句，with-block执行完毕时，with语句会自动进行资源清理，对应上面例子就是with语句会自动关闭文件。

　　下面我们来具体说下with语句在背后默默无闻地到底做了哪些事情。刚才我们说了expression是一个上下文管理器，其实现了__enter__和__exit__两个函数。当我们调用一个with语句时，执行过程如下：

1.首先生成一个上下文管理器expression，在上面例子中with语句首先以“test.txt”作为参数生成一个上下文管理器open("test.txt")。

2.然后执行expression.__enter__()。如果指定了[as variable]说明符，将__enter__()的返回值赋给variable。上例中open("test.txt").__enter__()返回的是一个文件对象给f。

3.执行with-block语句块。上例中执行读取文件。

4.执行expression.__exit__(),在__exit__()函数中可以进行资源清理工作。上面例子中就是执行文件的关闭操作。

　with语句不仅可以管理文件，还可以管理锁、连接等等，如下面的例子：

#管理锁
import  threading
lock = threading.lock()
with lock:
    #执行一些操作
    pass

上下文管理器

　　__enter__()：主要执行一些环境准备工作，同时返回一资源对象。如果上下文管理器open("test.txt")的__enter__()函数返回一个文件对象。

　　__exit__()：完整形式为__exit__(type, value, traceback),这三个参数和调用sys.exec_info()函数返回值是一样的，分别为异常类型、异常信息和堆栈。如果执行体语句没有引发异常，则这三个参数均被设为None。否则，它们将包含上下文的异常信息。__exit_()方法返回True或False,分别指示被引发的异常有没有被处理，如果返回False，引发的异常将会被传递出上下文。如果__exit__()函数内部引发了异常，则会覆盖掉执行体的中引发的异常。处理异常时，不需要重新抛出异常，只需要返回False，with语句会检测__exit__()返回False来处理异常。

　　如果我们要自定义一个上下文管理器，只需要定义一个类并且是实现__enter__()和__exit__()即可。下面通过一个简单的例子是演示如果新建自定义的上下文管理器，我们以数据库的连接为例。在使用数据库时，有时要涉及到事务操作。数据库的事务操作当调用commit()执行sql命令时，如果在这个过程中执行失败，则需要执行rollback()回滚数据库,通常实现方式可能如下：

def test_write():
    con = MySQLdb.connection()
    cursor = con.cursor()
    sql = """      #具体的sql语句
    """
    try:
        cursor.execute(sql)
        cursor.execute(sql)
        cursor.execute(sql)
        con.commit()      #提交事务
    except Exception as ex:
        con.rollback()    #事务执行失败，回滚数据库

　　如果想通过with语句来实现数据库执行失败的回滚操作，则我们需要自定义一个数据库连接的上下文管理器，假设为DBConnection，则我们将上面例子用with语句来实现的话，应该是这样子的，如下：

def test_write():
    sql = """      #具体的sql语句
    """
    con = DBConnection()
    with con as cursor:
        cursor.execute(sql)
        cursor.execute(sql)
        cursor.execute(sql)

　　要实现上面with语句的功能，则我们的DBConnection数据库上下文管理器则需要提供一下功能：__enter__()要返回一个连接的cursor; 当没有异常发生是，__exit__()函数commit所有的数据库操作。如果有异常发生则_exit__()会回滚数据库，调用rollback()。所以我们可以实现DBConnection如下：

 1 def DBConnection(object):
 2     def __init__(self):
 3         pass
 4
 5     def cursor(self):
 6         #返回一个游标并且启动一个事务
 7         pass
 8
 9     def commit(self):
10         #提交当前事务
11         pass
12
13     def rollback(self):
14         #回滚当前事务
15         pass
16
17     def __enter__(self):
18         #返回一个cursor
19         cursor = self.cursor()
20         return cursor
21
22     def __exit__(self, type, value, tb):
23         if tb is None:
24             #没有异常则提交事务
25             self.commit()
26         else:
27             #有异常则回滚数据库
28             self.rollback()