Python中的with語句詳解

with語句是Python中用于資源管理的關鍵語句，它簡化了異常處理中資源分配和釋放的操作，特別是對于文件操作、數據庫連接、線程鎖等需要明確釋放資源的場景。

一、基本語法

with expression [as variable]:with-block

二、工作原理

with語句背后的工作機制依賴于上下文管理器協議，即實現了__enter__()和__exit__()方法的對象。

1. 執行expression，獲取上下文管理器對象
2. 調用上下文管理器的__enter__()方法
3. 如果有as variable，則將__enter__()的返回值賦給variable
4. 執行with-block中的代碼
5. 無論是否發生異常，都會調用上下文管理器的__exit__()方法

三、文件操作中的with語句

1. 基本用法

with open('example.txt', 'r') as file:content = file.read()# 不需要手動調用file.close()

2. 同時打開多個文件

with open('input.txt', 'r') as infile, open('output.txt', 'w') as outfile:content = infile.read()outfile.write(content.upper())

四、with語句的優勢

1. 自動資源管理：確保文件等資源被正確關閉
2. 異常安全：即使在with塊中發生異常，資源也會被正確釋放
3. 代碼簡潔：減少了try-finally塊的嵌套
4. 可讀性強：明確顯示了資源的生命周期

五、自定義上下文管理器

1. 基于類的實現

class MyContextManager:def __enter__(self):print("進入上下文")return self  # 可以返回其他對象def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):print("退出上下文")if exc_type:  # 如果有異常發生print(f"異常類型: {exc_type}")print(f"異常值: {exc_val}")# 返回True表示異常已被處理，False或None會向上傳播異常return Truewith MyContextManager() as cm:print("在上下文中")# 1/0  # 取消注釋會觸發異常

2. 使用contextlib模塊

from contextlib import contextmanager@contextmanager
def my_context_manager():print("進入上下文")try:yield "資源對象"  # yield前的代碼相當于__enter__finally:print("退出上下文")  # yield后的代碼相當于__exit__with my_context_manager() as resource:print(f"正在使用 {resource}")

六、常見應用場景

1. 文件操作：自動關閉文件
2. 數據庫連接：自動提交/回滾事務并關閉連接
3. 線程鎖：自動獲取和釋放鎖
4. 臨時修改：臨時修改系統參數后恢復
5. 計時操作：自動記錄代碼塊執行時間

# 計時器示例
import time
from contextlib import contextmanager@contextmanager
def timer():start = time.time()try:yieldfinally:end = time.time()print(f"耗時: {end - start:.2f}秒")with timer():# 需要計時的代碼time.sleep(1)

七、注意事項

1. with語句中的變量只在with塊內有效
2. 某些資源（如sys.stdin）不支持with語句
3. 當需要長期保持資源打開時，不應使用with語句
4. __exit__方法應該正確處理異常或返回True來抑制異常

with語句是Python中編寫干凈、安全代碼的重要工具，合理使用可以顯著提高代碼的健壯性和可維護性。