快捷導(dǎo)航

簡(jiǎn)單介紹Python中的try和finally和with方法

更新時(shí)間：2015年05月05日 11:41:04 作者：xrzs

這篇文章主要介紹了Python中的try和finally和with方法,是Python學(xué)習(xí)當(dāng)中的基礎(chǔ)知識(shí),需要的朋友可以參考下

用 Python 做一件很平常的事情: 打開文件, 逐行讀入, 最后關(guān)掉文件; 進(jìn)一步的需求是, 這也許是程序中一個(gè)可選的功能, 如果有任何問題, 比如文件無法打開, 或是讀取出錯(cuò), 那么在函數(shù)內(nèi)需要捕獲所有異常, 輸出一行警告并退出. 代碼可能一開始看起來是這樣的

def read_file(): 
  try: 
    f = open('yui', 'r') 
    print ''.join(f.readlines()) 
  except: 
    print 'error occurs while reading file'
  finally: 
    f.close()

不過這顯然無法運(yùn)作, 因?yàn)?nbsp; f 是在 try 塊中定義的, 而在 finally 中無法引用.

如果將 f 提取到 try 塊外部, 如

def read_file(): 
   f = open('azusa', 'r') 
  try: 
    print ''.join(f.readlines()) 
  except: 
    print 'error occurs while reading file'
  finally: 
    f.close()

那么, 問題在于當(dāng)打開文件失敗, 拋出異常將不會(huì)被捕獲.

挫一點(diǎn)的方法自然是, 再套一層 try 吧

def read_file(): 
   try: 
    f = open('sawako', 'r') 
    try: 
      print ''.join(f.readlines()) 
    except: 
      print 'error occurs while reading file'
    finally: 
      f.close() 
   except: 
     print 'error occurs while reading file'

當(dāng)然這不僅僅是多一層縮進(jìn)挫了, 連警告輸出都白白多一次呢.

正規(guī)一點(diǎn)的方式是, 使用 Python 引入的 with 結(jié)構(gòu)來解決, 如

def readFile(): 
  try: 
     with open('mio', 'r') as f: 
      print ''.join(f.readlines()) 
  except: 
    print 'error occurs while reading file'

當(dāng)文件打開失敗時(shí), 異常自然會(huì)被 except 到; 否則, 在 with 塊結(jié)束之后, 打開的文件將自動(dòng)關(guān)閉.

除了打開文件, 還有其它這樣可以用于 with 的東西么? 或者說, 怎么自定義一個(gè)什么東西, 讓它能用于 with 呢?
直接回答后一個(gè)問題吧, 秘密在于 Python 虛擬機(jī)在 with 塊退出時(shí)會(huì)去尋找對(duì)象的 __exit__ 方法并調(diào)用它, 把釋放資源的動(dòng)作放在這個(gè) __exit__ 函數(shù)中就可以了; 另外, 對(duì)象還需要一個(gè) __enter__ 函數(shù), 當(dāng)進(jìn)入 with 塊時(shí), 這個(gè)函數(shù)被調(diào)用, 而它的返回值將作為 as 后引用的值. 一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是

class Test: 
  def __init__(self): 
    print 'init'
 
  def __enter__(self): 
    print 'enter'
    return self
 
  def __exit__(self, except_type, except_obj, tb): 
    print except_type 
    print except_obj 
    import traceback 
    print ''.join(traceback.format_tb(tb)) 
    print 'exit'
    return True
 
with Test() as t: 
  raise ValueError('kon!')

執(zhí)行這一段代碼, 輸出將會(huì)是

init 
enter 
<type 'exceptions.ValueError'> 
kon! 
 File "test.py", line 17, in <module> 
  raise ValueError('kon!') 
 
exit

__exit__ 函數(shù)接受三個(gè)參數(shù), 分別是異常對(duì)象類型, 異常對(duì)象和調(diào)用棧. 如果 with 塊正常退出, 那么這些參數(shù)將都是 None . 返回 True 表示發(fā)生的異常已被處理, 不再繼續(xù)向外拋出.

簡(jiǎn)單的介紹到此為止, 詳細(xì)的情況可以參考 PEP 343 (這數(shù)字真不錯(cuò), 7 3 ).

下面介紹下 with 語句的實(shí)例用法 & 高級(jí)用法：

Python高端、大氣、上檔次的with語句

在說with語句之前，先看看一段簡(jiǎn)單的代碼吧

lock = threading.Lock()
...
lock.acquire()
elem = heapq.heappop(heap)
lock.release()

很簡(jiǎn)單直觀，多個(gè)線程共用一個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的時(shí)候，首先先用互斥鎖lock.acquire()把優(yōu)先級(jí)隊(duì)列鎖上，然后取元素，再然后lock.release()釋放這個(gè)鎖。

雖然看似非常符合邏輯的一個(gè)過程，但是里面隱藏著一個(gè)巨大的bug：當(dāng)heap里面沒有元素的時(shí)候，會(huì)拋出一個(gè)IndexError異常，再然后堆?；貪L，再然后lock.release()根本不會(huì)執(zhí)行，這個(gè)鎖就永遠(yuǎn)得不到釋放，因此就發(fā)生了喜聞樂見的死鎖問題。這個(gè)也是很多大神們討厭異常的原因。經(jīng)典Java風(fēng)格的解決方案就是

lock = threading.Lock()
...
lock.acquire()
try:
  elem = heapq.heappop(heap)
finally:
  lock.release()

這個(gè)雖然可以，但是怎么看怎么dirty，和Python優(yōu)雅、簡(jiǎn)單的風(fēng)格出入很大。其實(shí)，自從Python2.5開始引入了with語句，一切就變得非常簡(jiǎn)單：

lock = threading.Lock()
...
with lock:
  elem = heapq.heappop(heap)

在此無論以何種方式離開with語句的代碼塊，鎖都會(huì)被釋放。
with語句的設(shè)計(jì)目的就是為了使得之前需要通過try...finally解決的清理資源問題變得簡(jiǎn)單、清晰，它的的用法是

with expression [as variable]:
  with-block

其中expression返回一個(gè)叫做「context manager」的對(duì)象，然后這個(gè)對(duì)象被賦給variable（如果有的話）?！竎ontext manager」對(duì)象有兩個(gè)方法，分別是__enter__()和__exit__()，很明顯一個(gè)在進(jìn)入with-block時(shí)調(diào)用，一個(gè)離開with-block的時(shí)候調(diào)用。

這樣的對(duì)象不需要自己去實(shí)現(xiàn)，在Python標(biāo)準(zhǔn)庫里面很多API都是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)方法，最常見的一個(gè)例子就是讀寫文件的open語句。

with open('1.txt', encoding = 'utf-8') as fp:
  lines = fp.readlines()

無論是正常離開還是因?yàn)楫惓Ｔ螂x開with語句塊，打開的文件資源總是會(huì)釋放。
接下去討論一下with語句配合contextlib庫的一些比較實(shí)用的方法，比如需要同時(shí)打開兩個(gè)文件，一個(gè)讀一個(gè)寫，這個(gè)時(shí)候就可以這樣寫：

from contextlib import nested
...
with nested(open('in.txt'), open('out.txt', 'w')) as (fp_in, fp_out):
  ...

這樣就可以省掉兩個(gè)with的語句的嵌套了，另外如果遇到一些還沒有支持「context manager」的API呢？比如urllib.request.urlopen()，這個(gè)返回的對(duì)象因?yàn)椴皇恰竎ontext manager」，結(jié)束的時(shí)候還需要自己去調(diào)用close方法。
類似這種API，contextlib提供了一個(gè)叫做closing方法，它會(huì)在離開with語句的時(shí)候，自動(dòng)調(diào)用對(duì)象的close方法，因此urlopen也可以這樣寫：

from contextlib import closing
...
with closing(urllib.request.urlopen('http://www.yahoo.com')) as f:
  for line in f:
    sys.stdout.write(line)