如何用with语句简化你的Python代码

Python是一门优雅而简洁的编程语言，它提供了许多高级特性，让我们的编程更加方便和高效。其中一个特性就是with语句，它可以让我们在处理一些需要打开和关闭资源的操作时，不用担心忘记关闭资源或者出现异常。在本文中，我将介绍一下with语句的用法和用途，以及它在Python 3.6中新增的一些功能。

with语句的基本用法

with语句的基本语法是这样的：

with expression as variable:
    # do something with variable

expression是一个表达式，它会返回一个上下文管理器（context manager），这是一个实现了__enter__和__exit__方法的对象。variable是一个变量，它会接收__enter__方法返回的值。当进入with语句时，会调用上下文管理器的__enter__方法，并将返回值赋给variable。当离开with语句时，会调用上下文管理器的__exit__方法，并传入异常信息（如果有的话）。

with语句的作用是让我们可以在执行一些操作之前和之后，自动执行一些清理或者释放资源的操作。比如，当我们要打开一个文件并读取内容时，我们通常要这样写：

f = open('test.txt', 'r')
content = f.read()
f.close()

这样写有两个问题：一是如果读取文件过程中出现异常，可能导致文件没有关闭；二是每次都要写f.close()很麻烦。如果我们用with语句，就可以简化为：

with open('test.txt', 'r') as f:
    content = f.read()

这样写的好处是：一是不管读取文件过程中是否出现异常，都会自动关闭文件；二是代码更加简洁和清晰。这是因为open函数返回的是一个文件对象，它实现了上下文管理器协议，所以可以用在with语句中。

with语句的进阶用法

除了可以用在内置的上下文管理器对象上，我们也可以自己定义上下文管理器类，并用在with语句中。比如，我们想要实现一个计时器类，它可以在进入和离开某个代码块时，打印出执行时间。我们可以这样写：

import time


class Timer:
    def __enter__(self):
        self.start = time.time()
        return self

    
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
        self.end = time.time()
        print(f'Elapsed time: {self.end - self.start} seconds')

然后我们就可以这样使用：

with Timer() as t:
    # do some heavy computation
    time.sleep(3)

输出：

Elapsed time: 3.000213861465454 seconds

在Python 3.6中，with语句还增加了一些新功能。比如，我们可以在一个with语句中使用多个上下文管理器，只要用逗号分隔即可。比如：

with open('test.txt', 'r') as f1, open('test_copy.txt', 'w') as f2:
    # copy content from f1 to f2

这样就可以同时打开两个文件，并在离开时自动关闭。

另外，我们还可以使用async with语句，在异步编程中使用异步上下文管理器。异步上下文管理器是实现了__aenter__和__aexit__方法的对象，它们可以在协程中使用，并且支持await语法。比如：

import aiohttp
import asyncio


async def fetch(url):
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get(url) as response:
            return await response.text()


async def main():
    html = await fetch('https://www.python.org')
    print(html)


asyncio.run(main())

这样就可以使用aiohttp库，异步地获取网页内容，并在离开时自动关闭会话和响应。

总结

with语句是Python中一个非常有用的特性，它可以让我们在处理一些需要打开和关闭资源的操作时，不用担心忘记关闭资源或者出现异常。它还可以让我们的代码更加简洁和清晰。在Python 3.6中，with语句还增加了一些新功能，让我们可以在一个with语句中使用多个上下文管理器，或者在异步编程中使用异步上下文管理器。如果你还没有使用过with语句，那么我建议你尝试一下，你会发现它的魅力的。

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