上下文管理器 with as 底层原理

1.上下文管理协议与上下文管理器的基础概念

• 上下文管理协议（Context Management Protocol）：
  包含 __enter__() 和 __exit__()方法，支持该协议的对象要实现这两个方法。
  
  

• 上下文管理器协议的目的
  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，简化try….except….finlally的处理流程。
  
  

• 上下文管理器是什么（Context Manager）：
  是实现了上下文管理协议的对象；简单的理解就是，同时包含 __enter__() 和 __exit__() 方法的对象就是上下文管理器
  
  

• 上下文管理器如何调用
  通常使用with语句调用上下文管理器。
  
  
  

2.with语句的调用原理

以官方文档中，基本的with表达式举例，其结构是这样的

with EXPRESSION as TARGET:
    SUITE

其中EXPRESSION可以是任意表达式；as TARGET是可选的。

在语义上等价于:

manager = (EXPRESSION) # 对上下文表达式 (给出的表达式) 求值以获得一个上下文管理器
enter = type(manager).__enter__ # 载入上下文管理器的 __enter__() 以便后续使用
exit = type(manager).__exit__ # 载入上下文管理器的 __exit__() 以便后续使用。
value = enter(manager) # 发起调用上下文管理器的 __enter__() 方法。
hit_except = False # 设置一个异常状态

try:
    TARGET = value # 如果 with 语句中包含一个目标，来自 __enter__() 的返回值将被赋值给它
    SUITE # 执行语句体
except:
    hit_except = True # 出现异常则更改异常状态
	"""
	如果执行过程中出现异常，则使用sys.exc_info得到的异常信息为参数调__exit__(exc_type, exc_value, exc_traceback)；
	
	__exit__() 方法的返回值为假，则该异常会被重新引发。 如果返回值为真，则该异常会被抑制，并会继续执行 with 语句之后的语句。
	
	在实际运用过程中则可根据自己的需求自定义返回值
	"""
    if not exit(manager, *sys.exc_info()):
        raise
finally:
	# 如果【语句体】未发生异常，则一定会__exit__方法，传参都为None
	# 如果是__exit__方法中出现了异常，那么不会执行__exit__直接就报错了，该处代码执行不到
    if not hit_except:
        exit(manager, None, None, None)

3. 自定义上下文管理器

构建上下文管理器，常见的有 2 种方式：基于类实现和基于生成器实现，以下仅讲解基于类实现;

实现基于文件的上下文管理器

执行顺序说明：
__enter__()方法在语句体（with语句包裹起来的代码块）执行之前进入运行，__exit__()方法在语句体执行完毕退出后运行

class Vdx:

    def __init__(self, file, mode):
        self.file = file
        self.mode = mode

    def __enter__(self):
        """返回操作对象给到 as f,这里我们手动封装一个open对象
        """
        # return 'python'
        # 实例属性接收，用于exit调用close释放资源
        self.res = open(file=self.file, mode=self.mode, encoding='utf-8')
        # 返回的结果可以直接用print输出f
        return self.res

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        """上下文管理器内部代码执行完成后自动调用，负责清理；若内部代码错误，后方参数可收集异常信息

        :param exc_type: 异常类型；无错误时默认为None
        :param exc_val: 异常值；无错误时默认为None
        :param exc_tb: 异常回溯追踪；无错误时默认为None
        :return:
        """
        # print(exc_type)
        # print(exc_val)
        # print(exc_tb)
        self.res.close()