上下文管理的with语句和contextlib模块

上下文管理:

上下文管理协议(ContextManagementProtocol)，支持该协议的对象要实现__enter__()和__exit__()这两个方法

上下文管理器(ContextManager)，上下文管理器定义执行with语句时要建立的运行时上下文，负责执行with语句块上下文中的进入与退出操作

运行时上下文(runtimecontext)，上下文管理器通过__enter__()在语句体执行之前进入运行时上下文，__exit__()在语句体执行完后从运行时上下文退出

上下文表达式(ContextExpression)，with语句中跟在关键字with之后的表达式，该表达式要返回一个上下文管理器对象

语句体(with-body)，with语句包裹起来的代码块

Python对一些内建对象进行改进，加入了对上下文管理器的支持，可以用于with语句中，比如可以自动关闭文件、线程锁的自动获取和释放等

with 语句

with语句适用于对资源进行访问的场合，确保不管使用过程中是否发生异常都会执行必要的“清理”操作，释放资源，比如文件使用后自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。

with语句的语法格式：

with context_expression [as target(s)]:
    with-body

as部分是可选的：如果它不出现，context_expression的返回值简单地被忽略。如果指定了as子句的话，会将上下文管理器的__enter__()方法的返回值赋值给target(s)。target(s)可以是单个变量或者元组(不能是仅仅由“,”分隔的变量列表，必须由“()”括起来)

执行过程：

1、执行context_expression，生成上下文管理器
2、调用上下文管理器的__enter__()方法;如果使用了as子句，则将__enter__()方法的返回值赋值给as子句中的target(s)
3、执行语句体with-body
4、不管执行过程中是否发生了异常，执行上下文管理器的__exit__()方法，__exit__()方法负责执行“清理”工作。如果执行过程中没有出现异常，或者语句体中执行了语句break/continue/return，则以None作为参数调用__exit__(None,None,None);如果执行过程中出现异常，则使用sys.exc_info()方法得到的三个异常信息值：类型(异常类)、值(异常实例)和跟踪记录(traceback)为参数调用__exit__(type,value,traceback)
5、出现异常时，如果__exit__()方法返回False，则会重新抛出异常，让with之外的语句逻辑来处理异常，这也是通用做法;如果返回True，则忽略异常，不再对异常进行处理

contextlib模块

contextlib模块提供了3个对象：装饰器contextmanager、函数nested和上下文管理器closing

使用这些对象，可以对已有的生成器函数或者对象进行包装，加入对上下文管理协议的支持，避免了专门编写上下文管理器来支持with语句。

装饰器contextmanager:

用于对生成器函数进行装饰，生成器函数被装饰以后，返回的是一个上下文管理器

yield关键字前面的语句可看作在__enter__()函数中的操作，yield之后的操作可以看作在__exit__()函数中的操作

yield后面的值为返回值，只能返回一个值，否则会导致异常RuntimeError

contextmanager 只是省略了__enter__()和__exit__()的编写，但并不负责实现资源的“获取”和“清理”工作;生成器函数中需要实现必要的清理逻辑控制，包括资源访问出现错误时抛出适当的异常。

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def make_context():
    print ('enter')
    try:
        yield "ok"
    except RuntimeError as err:
        print ('error')
    finally:
        print ('exit')
with make_context() as value:
    print (value)

enter
ok
exit

函数nested：

可以将多个上下文管理器组织在一起，避免使用嵌套 with 语句

with contextlib.nested(A(), B(), C()) as (X, Y, Z):
    with-body

执行过程

with A() as X:
with B() as Y:
with C() as Z:
    with-body

需要注意的是，发生异常后，如果某个上下文管理器的__exit__()方法对异常处理返回False，则更外层的上下文管理器不会监测到异常

上下文管理器closing：

file类直接支持上下文管理器，但有些表示打开句柄的对象并不支持，如urllib.urlopen()返回的对象

为了确保关闭句柄，需要使用closing()为它创建一个上下文管理器，在对象中添加close()方法，然后在执行完毕后执行close()方法来执行所需要的资源“清理”工作

closing上下文管理器包装起来的对象必须提供close()方法的定义，否则执行时会报 AttributeError 错误

import contextlib

class myclass():
    def __init__(self):
        print '__init__'
    def close(self):
        print 'close()'

with contextlib.closing(myclass()):
    print 'ok'

__init__
ok
close()