Python中的上下文管理器和else塊

Michael_Lin 發布于2019-07-31 11:03 / 2718人閱讀

摘要：上下文管理器協議包含和兩個方法。因此必要時在上下文管理器函數中使用語句防范錯誤。構建臨時忽略指定異常的上下文管理器。這是個基類，用于定義基于類的上下文管理器。塊結束時，按照后進先出的順序調用棧中各個上下文管理器的方法。

導語：本文章記錄了本人在學習Python基礎之控制流程篇的重點知識及個人心得，打算入門Python的朋友們可以來一起學習并交流。

本文重點：

1、掌握if語句之外的else的用法；
2、掌握上下文管理器的定義、協議、使用和with塊；
3、掌握有用的@contextmanger裝飾器。

一、if語句之外的else塊 1、else塊介紹

if/else中if和else是同級對立的語句，對立是指流程經過一層if/else語句只能對應一種處理語句。而else在for/else，while/else，try/else語句中的功能則截然不同。后者中的else功能如下：

for/else：for循環沒有被break語句中止才運行else塊。

while/else：while循環沒有被break語句中止才運行else塊。

try/else：try塊中，沒有異常拋出時才運行else塊。

下面以for/else為例進行代碼實現：

for i in "apple":
    if i.isupper():
        break
else:
    raise ValueError("No upper string was found")

2、try/else塊背后的編程風格

try/except不僅用于處理錯誤，還用于處理錯誤，這屬于EAFP編程風格。

EAFP：easier to ask for forgiveness than permission
取得原諒比獲得許可容易。即先假定存在有效的鍵或屬性，如果假定不成立，那么捕獲異常。

LBYL：look before you leap
三思而后行。即在調用函數或查找屬性或鍵之前顯式測試前提條件。

二、上下文管理器和with塊 1、上下文管理器介紹

上下文管理器(context manger)：在操作文件和建立數據庫連接的時候，我們最終需要關閉資源，這就是上下文管理器存在的意義。
上下文管理器協議：包含__enter__和__exit__兩個方法。
語法：try/finally模式和with語句
實例：try/finally模式

try:
    f = open("test.txt", "a+")
    f.write("Foo
")
finally:
    f.close()

接下來我們用with語句進行替換：
實例：with語句

with open("test.txt", "a+") as f:
    f.write("Foo
")

分析：open 的返回值賦值給變量 f，當離開 with 代碼塊的時候，系統會自動調用 f.close() 方法。
總結：with塊的功能在于簡化try/finally模式。with語句在開始運行時會在上下文管理器對象上調用__enter__，而with語句結束時會調用__exit__方法。
Tips:with語句中的as語句是可選的，as語句將__enter__返回的值綁定到as語句后的變量。值得注意的是，對于open函數必須加上as字句來獲取文件的引用。

2、自定義上下文管理器

在掌握基本上下文管理器和with語句后，我們通過自定義上下文管理器來深刻認識with語句和__enter__以及__exit__的聯系。
實例：自定義滿足上下文管理器協議的類

class OpenFileDemo(object):
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
 
        self.f = open(self.filename, "a+")
        return self.f
 
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        self.f.close()
        if exc_type != SyntaxError:
            return True
       return False

with OpenFileDemo("test.txt") as f:
    f.write("Foo
")

3、異常處理

當上下文管理器遇到異常時由__exit__方法處理。傳給__exit__方法的三個參數如下：
exc_type：異常類（例如SyntaxError）。
exc_value：異常實例。有時會有參數傳給異常構造方法，例如錯誤信息，可以使用exc_value.args獲取這些參數。
traceback：traceback對象。

三、@contextmanger裝飾器

@contextmanger裝飾器是contextlib模塊中的工具，它可以將包含yield的語句變成上下文管理器。
其中，yield之前的語句在__enter__方法中執行，yield之后的語句在__exit__方法執行,yield后面的值是函數的返回值，綁定到實際調用的with中的as子句的目標變量上。
如此可以避免編寫一個類來實現上下文管理器協議。

實例：@contextmanger裝飾器應用之計時器

import contextlib
import time

@contextlib.contextmanager
def timer():
    start=time.time()
    yield
    end=time.time()
    usedtime=end-start
    print("Running time was %r seconds"%usedtime)

with timer() as usedtime:
    time.sleep(1)

注意：一旦with塊在調用timer出現異常時，拋出的異常會在timer函數中的yield表達式中再次拋出。如果timer函數沒有處理異常的代碼就會導致函數運行中止，系統處于無效狀態。因此必要時在上下文管理器函數中使用try/finally語句防范錯誤。

@contextmanger集合了三個不同的Python特性：函數裝飾器、生成器和with語句，非常實用！

四、contextlib模塊中的實用工具

最后說明contextlib模塊中包含的實用工具：

closing: 如果對象提供了 close() 方法，但沒有實現 _enter__/__exit_ 協議，那么可以使用這個函數構建上下文管理器。

suppress: 構建臨時忽略指定異常的上下文管理器。

@contextmanager: 這個裝飾器把簡單的生成器函數變成上下文管理器，這樣就不用創建類去實現管理器協議了。

ContextDecorator: 這是個基類，用于定義基于類的上下文管理器。這種上下文管理器也能用于裝飾函數，在受管理的上下文中運行整個函數。

ExitStack: 這個上下文管理器能進入多個上下文管理器。with 塊結束時，ExitStack 按照后進先出的順序調用棧中各個上下文管理器的_exit_ 方法。如果事先不知道 with 塊要進入多少個上下文管理器，可以使用這個類。例如，同時打開任意一個文件列表中的所有文件。

顯然，在這些實用工具中，使用最廣泛的是 @contextmanager 裝飾器，因此要格外留心。這個裝飾器也有迷惑人的一面，因為它與迭代無關，卻要使用 yield 語句。

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