10.4　上下文管理

10.4.1　with语句

如上所述的标准化的try-except和try-finally可以使得程序更加“Pythonic”，其含义是，在许多的其他特性之外，写得更加轻松，读得自在。Python对隐藏细节已经做了大量的工作，因此需要你操心的仅是如何解决你所遇到的问题（你能假想移植一个复杂的Python应用到C++或Java吗？）。

另一个隐藏低层次的抽象的例子是with语句，它在Python 2.6中正式启用（Python2.5尝试性的引入了with，并对使用with作为标识符的应用程序发出这样的警告——在Python 2.6中，with将会成为关键字。如果你想在Python 2.5使用with语句，你必须用from__future_import with_statement来导入它）。

类似于try-except-finally，with语句也是用来简化代码的，这与用try-except和try-finally所想达到的目的前后呼应。try-except和try-finally的一种特定的配合用法是保证共享的资源的唯一分配，并在任务结束的时候释放它。比如文件（数据、日志、数据库等等）、线程资源、简单同步、数据库连接，等等。with语句的目标就是应用在这种场景。

然而，with语句的目的在于从流程图中把try、except和finally关键字和资源分配释放相关代码统统去掉，而不是像try-except-finally那样仅仅简化代码使之易用。with语法的基本用法如下：

看起来如此简单，但是其背后还有一些工作要做。这并不如看上去的那么容易，因为你不能对Python的任意符号使用with语句。它仅能工作于支持上下文管理协议（context managementprotocol）的对象。这显然意味着只有内建了“上下文管理”的对象可以和with一起工作。我们过一会再来阐明它的含义。

现在，正如一个新的游戏硬件，每当有一个新的特性推出时，第一时间总有人开发出相应的新游戏，从而你打开盒子就可以开始玩了。类似，目前已经有了一些支持该协议的对象。下面是第一批成员的简短列表：

• file

• decimal.Context

• thread.LockType

• threading.Lock

• threading.RLock

• threading.Condition

• threading.Semaphore

• threading.BoundedSemaphore

既然file是上面的列表上的第一个也是最易于演示的，下面就给出一段和with一起使用的代码片段。

这个代码片段干了什么呢，这是Python,因而你很可能已经猜到了。它会完成准备工作，比如试图打开一个文件，如果一切正常，把文件对象赋值给f.然后用迭代器遍历文件中的每一行，当完成时，关闭文件。无论的在这一段代码的开始，中间，还是结束时发生异常，会执行清理的代码，此外文件仍会被自动的关闭。

因为已经从你手边拿走了一堆细节，所以实际上只是进行了两层处理：

第一，发生用户层——和in类似，你所需要关心的只是被使用的对象；

第二，在对象层。既然这个对象支持上下文管理协议，它干的也就是“上下文管理”。

10.4.2　*上下文管理协议

除非你打算自定义可以和with一起工作的类，比如：别的程序员会在他们的设计的应用中使用你的对象。绝大多数Python程序员仅仅需要使用with语句，可以跳过这一节。

我们不打算在这里对上下文管理做深入且详细的探讨，但会介绍兼容协议所必须的对象类型与功能，使其能和with一起工作。

前面，我们在例子中描述了一些关于协议如何和文件对象协同工作。让我们在此进一步地研究。

1.上下文表达式（context_expr），上下文管理器

当with语句执行时，便执行上下文符号（译者注：就是with与as间内容）来获得一个上下文管理器。上下文管理器的职责是提供一个上下文对象。这是通过调用context()方法来实现的。该方法返回一个上下文对象，用于在with语句块中处理细节。有点需要注意的是上下文对象本身就可以是上下文管理器。所以contextexpr既可以为一个真正的上下文管理器，也可以是一个可以自我管理的上下文对象。在后一种情况时，上下文对象仍然有_context()方法，返回其自身，如你所想。

2.上下文对象，with语句块

一旦我们获得了上下文对象，就会调用它的enter()方法。它将完成with语句块执行前的所有准备工作。你可以注意到在上面的with行的语法中有一个可选的as声明变量跟随在contextexpr之后。如果提供提供了变量，以_enter()返回的内容来赋值；否则，丢弃返回值。在我们的文件对象例子中，上下文对象的enter()返回文件对象并赋值给f。

现在，执行了with语句块。当with语句块执行结束，无论是“和谐地”还是由于异常，都会调用上下文对象的exit()方法。exit()有三个参数。如果with语句块正常结束，三个参数全部是None。如果发生异常，三个参数的值的分别等于调用sys.exc_info()函数（见10.12）返回的三个值：类型（异常类）、值（异常实例）和跟踪记录（traceback）,相应的跟踪记录对象。

你可以自己决定如何在exit()里面处理异常。惯例是当你处理完异常时不返回任何值，或返回None,或返回其他布尔值为False对象。这样可以使异常抛给你的用户来处理。如果你明确地想屏蔽这个异常，返回一个布尔为True的值。如果没有发生异常或你在处理异常后返回True,程序会继续执行with子句后的下一段代码。

因为上下文管理器主要作用于共享资源，你可以想象到enter()和exit()方法基本是干的需要分配和释放资源的低层次工作，比如：数据库连接、锁分配、信号量加减、状态管理、打开/关闭文件、异常处理等。

为了帮助你编写对象的上下文管理器，有一个contextlib模块，包含了实用的functions/decorators,你可以用在你的函数/对象上而不用去操心关于类或context()、enter()、enter()和exit()这些方法的实现。

想了解更多关于上下文管理器的信息，请查看官方的Python文档的with语法和contextlib模块、类的指定方法（与 with和 contexts相关的）、PEP 343和《What’s New in Python 2.5 （Python 2.5的更新）》的文档。