With

Python

with用于简化资源的管理和异常处理

发布于

2025年9月23日

在Python中，with 语句是一个非常重要的语法特性，它用于简化资源的管理和异常处理。其核心目的是确保资源（如文件、网络连接、数据库连接、锁等）在使用完毕后能够被正确地清理和释放，即使在使用过程中发生错误也不例外。

with 语句依赖于 上下文管理器（Context Manager） 协议。一个对象要成为上下文管理器，必须实现 __enter__() 和 __exit__() 这两个特殊方法。

一、`with` 的基本语法

with 表达式 as 变量:
    代码块

表达式：通常是一个返回上下文管理器对象的表达式。
as 变量：可选，用于接收 __enter__() 方法的返回值。
代码块：在 with 块中执行的操作。

二、`with` 的执行流程

当执行 with 语句时，Python 会自动调用以下方法：

调用 __enter__() 方法：
- 获取资源（如打开文件）。
- 返回值赋给 as 后的变量（如果有的话）。
执行 with 块中的代码。
无论代码是否发生异常，都会调用 __exit__() 方法：
- 释放资源（如关闭文件）。
- 可以处理异常（返回 True 表示异常已被处理，不向外传播）。

三、常见应用场景

1. 文件操作（最常见）

在没有 with 时，需要手动关闭文件：

f = open('test.txt', 'r')
try:
    content = f.read()
    print(content)
finally:
    f.close()  # 必须手动关闭

使用 with 后，文件会自动关闭：

with open('test.txt', 'r') as f:
    content = f.read()
    print(content)
# 文件在此处自动关闭，即使发生异常也会关闭

2. 线程锁

import threading

lock = threading.Lock()

with lock:
    # 自动获取锁
    print("临界区操作")
    # 自动释放锁

等价于：

lock.acquire()
try:
    print("临界区操作")
finally:
    lock.release()

3. 数据库连接

import sqlite3

with sqlite3.connect('example.db') as conn:
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute("SELECT * FROM users")
    print(cursor.fetchall())
# 连接自动提交（如果操作成功）或回滚（如果异常），并关闭

四、自定义上下文管理器

你可以通过定义类来创建自己的上下文管理器。

方法一：实现 `enter` 和 `exit`

class MyContext:
    def __enter__(self):
        print("进入上下文")
        return "资源句柄"

    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("退出上下文，清理资源")
        if exc_type is not None:
            print(f"捕获到异常: {exc_value}")
        return False  # 不抑制异常

# 使用
with MyContext() as resource:
    print(resource)
    # raise ValueError("测试异常")

方法二：使用 `contextlib.contextmanager` 装饰器

通过生成器函数定义上下文管理器，更简洁。

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def my_context():
    print("进入上下文")
    try:
        yield "资源句柄"
    except Exception as e:
        print(f"处理异常: {e}")
        # 可选择是否重新抛出
    finally:
        print("退出上下文，清理资源")

# 使用
with my_context() as resource:
    print(resource)

五、`with` 的优势

自动资源管理：无需手动调用 close() 或 release()。
异常安全：即使发生异常，__exit__ 也会执行，确保资源释放。
代码简洁：减少 try...finally 的模板代码。
可读性强：清晰地表达“获取-使用-释放”的资源生命周期。

六、注意事项

with 块结束后，资源通常会被释放，变量仍然存在但可能已无效（如文件对象已关闭）。
多个上下文管理器可以一起使用：

with open('in.txt') as f1, open('out.txt', 'w') as f2:
    f2.write(f1.read())

总结

with 语句是 Python 中实现确定性资源管理（Deterministic Resource Management）的最佳实践。它通过上下文管理器协议，让资源的获取和释放变得安全、简洁、优雅。无论是文件操作、锁、数据库连接，还是自定义资源，都应该优先使用 with 语句来管理。

一、with 的基本语法

二、with 的执行流程