Fluent Python - Part15上下文管理器和 else 块

本章要讨论的内容有：

• with 语句和上下文管理器
• for, while, try 语句的 else 子句

先做这个，再做那个：if 语句之外的else块

else 子句不仅能在 if 语句中使用，还能在for，while，try 语句中使用。

else 子句的行为如下：

• for：仅当 for 循环运行完毕时(即 for 循环没有被 break 语句中止)
• while: 仅当 while 循环因为条件为假值而退出时(即 while 循环没有被 break 语句中止) 才运行 else 块。
• try：仅当 try 块中没有异常抛出时才运行 else 块。官方文档还指出：“else 子句抛出的异常不会由前面的 except 子句处理”

在所有情况下，如果异常或者 return, break, 或 continue 语句导致控制权跳到了复合语句的主块之外，else 子块也会被跳过。

最后介绍Python的两个风格：

• EAEP：取得原谅比获得许可容易(easier to ask for forgiveness than permission)。这是一种常见的 Python 编程风格，先假定存在有效的键或属性，如果假定不成立，那么捕获异常。这种风格简单明快，特点是代码中有很多 try 和 except 语句。与其他很多语言一样(如C语言)，这种风格的对立面是 LBYL 风格。
• LBYL：三思而后行(look before you leap)。这种编程风格在调用函数或查找属性或键之前显式测试前提条件。与 EAFP 风格相反，这种风格的特点是代码中有很多 if 语句。在多线程环境中，LBYL 风格可能会在“检查”和“行事”的空当引入条件竞争。例如，对if key in mapping: return mapping[key] 这段代码来说，如果在测试之后，但在查找之前，另外一个线程从映射中删除了那个键，那么这段代码就会失败。这个问题可以使用锁或者 EAFP 风格解决。

下面探讨本章的主要话题：强大的 with 语句。

上下文管理器和 with 块

上下文管理器对象存在的目的是管理 with 语句，就像迭代器的存在是为了管理 for 语句一样。

with 语句的目的是简化 try/finally 模式。这种模式用于保证一段代码运行完毕后执行某项操作，即便那段代码由于异常，return 语句或 sys.exit() 调用而中止，也会执行指定的操作。finally 子句中的代码通常用于释放重要的资源，或者还原临时变更的状态。

上下文管理器协议包含 __enter__ 和 __exit__ 两个方法。with 语句开始运行时，会在上下文管理器对象上调用 __enter__ 方法。with 语句运行结束后，会在上下文管理器对象上调用 __exit__ 方法，以此扮演 finally 子句的角色。

一些需要注意的点：

• 执行 with 后面的表达式得到的结果是上下文管理器对象，不过，把值绑定到目标变量上(as 子句) 是在上下文管理器对象上调用 __enter__ 方法的结果。
• 如果 __exit__ 方法返回 None, 或者 True 之外的值，with 块中的任何异常都会向上冒泡。

解释器调用 __enter__ 方法时，除了隐式的 self 之外，不会传入任何参数。传给 __exit__ 方法的三个参数列举如下。

• exc_type: 异常类(例如 ZeroDivisionError).
• exc_value: 异常实例。有时会有参数传给异常构造方法，例如错误消息，这些参数可以使用 exc_value.args 获取。
• traceback: traceback对象。在 try/finally 语句中的 finally 块中调用 sys.exc_info()，得到的就是 __exit__接受的这三个参数。鉴于 with 语句是为了取代大多数 try/finally 语句，而且通常需要调用 sys.exc_info() 来判断做什么清理操作，这种行为是合理的。

contextlib 模块中的实用工具

contextlib 模块中海油一些类和其他函数，实用范围很广。

• closing: 如果对象提供了 close() 方法，但没有实现 __enter__/__exit__协议，那么可以使用这个函数构建上下文管理器。
• suppress: 构建临时忽略指定异常的上下文管理器。
• @contextmanager: 这个装饰器把简单的生成器函数变成上下文管理器，这样就不用创建类来实现管理器协议了。
• ContextDecorator: 这是个基类，用于定义基于类的上下文管理器。这种上下文管理器也能用于装饰函数，在受管理的上下文运行整个函数。
• ExitStack: 这个上下文管理器能进入多个上下文管理器。with 块结束时，ExitStack 按照后进先出的顺序调用栈中的各个上下文管理器的 __exit__ 方法。如果事先不知道 with 块要进入多个上下文管理器，可以使用这个类。例如，同时打开任意一个文件列表中的所有文件。

显然，在这些实用工具中，使用最广泛的是 @contextmanager 装饰器，因此要格外留心。这个装饰器也有迷惑人的一面，因为它与迭代无关，却要使用 yield 语句。由此可以引出协程。

使用 @contextmanager

@contextmanager 装饰器能减少创建上下管理器的样板代码量，因为不用编写一个完整的类，定义 __enter__ 和 __exit__ 方法，而值需事先有一个 yield 语句的生成器，生成想让 __enter__ 方法返回的值。

在使用 @contextmanager 装饰的生成器中， yield 语句的作用是把函数的定义体分成两部分： yield 语句前面的所有代码在 with 块开始时(即解释器调用 __enter__ 方法时)执行， yield 语句后面的代码在 with 块结束时(即调用 __exit__方法时)执行。

import contextlib@contextlib.contextmanager
def looking_glass():import sysoriginal_write = sys.stdout.writedef reverse_write(text):original_write(text[::-1])sys.stdout.write = reverse_writeyield 'JABBERWOCKY'sys.stdout.write = original_writewith looking_glass() as what:print("Alice, Kitty and Snowdrop")print(what)""" output: pordwonS dna yttiK ,ecilA YKCOWREBBAJ """

with 块终止时，__exit__ 方法会做一下几件事。

1. 检查有没有把异常传给 exc_type；如果有，调用 gen.throw(exception), 在生成器函数定义体中包含 yield 关键字那一行抛出异常。
2. 否则，调用 next(gen), 继续执行生成器函数定义体重 yield 语句之后的代码。

上述代码有一个严重的错误：如果在 with 块中抛出了异常，Python解释器会将其捕获，然后在 looking_glass 函数的 yield 表达式里再次抛出。但是，那里没有处理错误的代码，因此 looking_glass 函数会中止，永远无法恢复成原来的 sys.stdout.write 方法，导致系统处于无效状态。

正确写法如下：

import contextlib@contextlib.contextmanager
def looking_glass():import sysoriginal_write = sys.stdout.writedef reverse_write(text):original_write(text[::-1])sys.stdout.write = reverse_writetry:yield 'JABBERWOCKY'except ZeroDivisionError:msg = 'Please Do Not divide by zero!'finally:sys.stdout.write = original_writewith looking_glass() as what:print("Alice, Kitty and Snowdrop")print(what)

前面说过，为了告诉解释器异常已经处理了，__exit__ 方法会返回 True,此时解释器会压制异常。如果 __exit__ 方法没有显式返回一个值，那么解释器得到的是 None, 然后向上冒泡异常。使用 @contextmanager 装饰器时，默认的行为是相反的：装饰器提供的 __exit__ 方法假定发给生成器的所有异常都得到处理了，因此应该压制异常。如果不想让 @contextmanager 压制异常，必须在被装饰的函数中显式重新抛出异常。

使用 @contextmanager 装饰器时，要把 yield 语句放在 try/finally 语句中(或者放在 with 语句中)，这是无法避免的，因为我们永远不知道上下文管理器的用户会在 with 块中做什么。

下一章我们会讨论协程！