Python中with上下文管理協定的作用及用法

1、簡介

       with是從Python2.5引入的一個新的語法，它是一種上下文管理協定，目的在於從流程圖中把 try，except 和finally 關鍵字和資源分配釋放相關程式碼統統去掉，簡化try…except…finlally的處理流程。

       那我們先理解一下try…except…finally語句是幹啥的。實際上，try…except語句和try…finally語句是兩種語句，用於不同的場景。但是當二者結合在一起時，可以“實現穩定性和靈活性更好的設計”。

2、try… except語句

       用於處理程式執行過程中的異常情況，比如語法錯誤、從未定義變數上取值等等，也就是一些python程式本身引發的異常、報錯。而try… except語句就是為了防止一些報錯影響你的程式繼續執行，就用try語句把它們抓出來(捕獲)。

（1）try…except的標準格式

try:  
    ## normal block  
except A:  
    ## exc A block  
except:  
    ## exc other block  
else:  

（2）程式執行流程

–>執行normal block
–>發現有A錯誤，執行 exc A block(即處理異常)
–>結束
如果沒有A錯誤呢？
–>執行normal block
–>發現B錯誤，開始尋找匹配B的例外處理方法，發現A，跳過，發現except others(即except:)，執行exc other block
–>結束
如果沒有錯誤呢？
–>執行normal block
–>全程沒有錯誤，跳入else 執行noError block
–>結束

（3）異常分類

       except後面還能跟表示式的! 所謂的表示式，就是錯誤的定義。也就是說，我們可以捕捉一些我們想要捕捉的異常。而不是什麼異常都報出來。

異常分兩類：

• python標準異常
• 自定義異常

（a）Python標準異常

      Python標準異常包括NameError（未宣告/初始化物件，沒有屬性），MemoryError記憶體溢位錯誤等錯誤，

詳細python標準異常詳見：

例：

   try:
        a = 1 / 2
        print(a)
        print(m)  # 此處丟擲python標準異常
        b = 1 / 0  # 此後的語句不執行
        print(b)
        c = 2 / 1
        print(c)
    except NameError:
        print("Ops!!")
    except ZeroDivisionError:
        print("Wrong math!!")
    except:
        print("Error")

輸出：

3、try…finallly語句

       try…finallly語句用於無論執行過程中有沒有異常，都要執行清場工作。

格式：

try:  
    execution block  ##正常執行模組  
except A:  
    exc A block ##發生A錯誤時執行  
except B:  
    exc B block ##發生B錯誤時執行  
except:  
    other block ##發生除了A,B錯誤以外的其他錯誤時執行  
else:  
    if no exception, jump to here ##沒有錯誤時執行  
finally:  
final block  ##總是執行  

tips: 注意順序不能亂，否則會有語法錯誤。如果用else就必須有except，否則會有語法錯誤。

例：   

  try:
        a = 1 / 2
        print(a)
        print(m)  # 丟擲NameError異常
        b = 1 / 0
        print(b)
        c = 2 / 1
        print(c)
    except NameError:
        print("Ops!!")  # 捕獲到異常
    except ZeroDivisionError:
        print("Wrong math!!")
    except:
        print("Error")
    else:
        print("No error! yeah!")
    finally:  # 是否異常都執行該程式碼塊
        print("finally!")

輸出：

4、with…as語句

（1）With語句的基本語法

       with通過__enter__方法初始化，然後在__exit__中做善後以及處理異常。其中__enter__()方法在語句體（with語句包裹起來的程式碼塊）執行之前進入執行，__exit__()方法在語句體執行完畢退出後執行。

       with 語句適用於對資源進行存取的場合，確保不管使用過程中是否發生異常都會執行必要的“清理”操作，釋放資源，比如檔案使用後自動關閉、執行緒中鎖的自動獲取和釋放等。

With語句的基本語法格式:

with expression [as target]:
with-block  

• expression：是一個需要執行的表示式；
• target：是一個變數或者元組，儲存的是expression表示式執行返回的結果，可選引數。

（2）with語句原理

• 上下文管理協定（Context Management Protocol）：包含方法 __enter__()和__exit__()，支援該協定的物件要實現這兩個方法。
• 上下文管理器（Context Manager）：支援上下文管理協定的物件，這種物件實現了__enter__()和__exit__()方法。上下文管理器定義執行with語句時要建立的執行時上下文，負責執行with語句塊上下文中的進入與退出操作。通常使用with語句呼叫上下文管理器，也可以通過直接呼叫其方法來使用。

例：執行過程

with EXPR as VAR:
    BLOCK

（1）執行EXPR，生成上下文管理器context_manager；

（2）獲取上下文管理器的__exit()__方法，並儲存起來用於之後的呼叫；

（3）呼叫上下文管理器的__enter__()方法；如果使用了as子句，則將__enter__()方法的返回值賦值給as子句中的VAR；

（4）執行BLOCK中的表示式；

（5）不管是否執行過程中是否發生了異常，執行上下文管理器的__exit__()方法，__exit__()方法負責執行“清理”工作，如釋放資源等。如果執行過程中沒有出現異常，或者語句體中執行了語句break/continue/return，則以None作為引數呼叫__exit__(None, None, None)；如果執行過程中出現異常，則使用sys.exc_info得到的異常資訊為引數呼叫__exit__(exc_type, exc_value, exc_traceback)；

（6）出現異常時，如果__exit__(type, value, traceback)返回False，則會重新丟擲異常，讓with之外的語句邏輯來處理異常，這也是通用做法；如果返回True，則忽略異常，不再對異常進行處理。

這個和try finally函數有什麼關係呢？其實，這樣的過程等價於：

try:  
    執行 __enter__的內容  
    執行 with_block.  
finally:  
    執行 __exit__內容  

例：

class Sample(object):
 
    def __init__(self):
        print("__init__")
 
    def __enter__(self):
        print("__enter__")
 
    def __exit__(self, types, values, trace):
        print("type:", types)
        print("value:", values)
        print("trace:", trace)
 
 
def get_sample():
    return Sample()
 
 
if __name__ == '__main__':
    # get_data()
    with get_sample() as sample:
        print("Sample:", sample)

輸出：

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