理解Python中的“with”
1. 緣起
Python中，打開文件的操作是非常常見的，也是非常方便的，那么如何優雅的打開一個文件？大部分的同學會這樣實現：
with open( "a.txt" ) as f :
# do something
大家都知道，這樣寫可以自動處理資源的釋放、處理異常等，化簡了我們打開文件的操作，那么， with 到底做了什么呢？
從《Python學習手冊》中是這么描述的：
簡而言之，with/as語句的設計是作為常見try/finally用法模式的替代方案。就像try/finally語句，with/as語句也是用于定義必須執行的終止或“清理”行為,無論步驟中是否發生異常。不過，和try/finally不同的是，with語句支持更豐富的基于對象的協議，可以為代碼塊定義支持進入和離開動作。
也就是說對于代碼：
with expression [as varible]:
with-block
with語句的實際工作方式：
1.計算表達式，所得到的對象是 環境管理器 ，他必須有 enter ， exit 兩個方法。
2.環境管理器的 enter 方法會被調用。如果as存在， enter 的返回值賦值給as后面的變量，否則，被丟棄。
3.代碼塊中嵌套的代碼（with-block）會執行。
4.如果with代碼塊會引發異常， exit (type,value,traceback)方法就會被調用。這些也是由sys.exec
info返回相同的值。如果此方法返回為假，則異常會重新引發。否則，異常會中止。正常情況下異常是應該被重新引發，這樣的話傳遞到with語句外。
5.如果with代碼塊沒有引發異常， _exit
方法依然會調用，其type、value以及traceback參數會以None傳遞。
with/as語句的設計，是為了讓必須在程序代碼塊周圍發生的啟動和終止活動一定會發生。和try/finally語句（無論異常是否發生其離開動作都會執行）類似，但是with/as有更豐富的對象協議，可以定義進入和離開的動作。
2. 設計的初衷
with/as語句的設計的初衷，在 PEP343 中是這么描述的：
This PEP adds a new statement “with” to the Python language to make it possible to factor out standard uses of try/finally statements.
In this PEP, context managers provide enter () and exit () methods that are invoked on entry to and exit from the body of the with statement.
對于下面的操作：
with EXPR as VAR:
BLOCK
等價于
mgr = (EXPR)
exit = type(mgr).__exit__ # Not calling it yet
value = type(mgr).__enter__(mgr)
exc = True
try:
try:
# 將__enter__函數調用的返回值返回給VAR
VAR = value # Only if "as VAR" is present
# 執行BLOCK
BLOCK
except:
# 異常處理，The exceptional case is handled here
exc = False
if not exit(mgr, *sys.exc_info()):
raise
# The exception is swallowed if exit() returns true
finally:
# 清理，The normal and non-local-goto cases are handled here
if exc:
exit(mgr, None, None, None)
我們可以看到上述代碼完整的處理了初始化及異常/正常場景的清理操作，這便是 with 的設計思想，化簡了冗余的代碼，把那些重復的工作以及異常處理操作交給寫“EXPR”源碼（比如open操作）的同學。
3. 更深入的學習
我們繼續深入的看下 Python3 中 enter 和 exit 的實現：
class IOBase(metaclass=abc.ABCMeta):
# ... ...
### Context manager ###
def __enter__(self): # That's a forward reference
"""Context management protocol. Returns self (an instance of IOBase)."""
self._checkClosed()
return self
def __exit__(self, *args):
"""Context management protocol. Calls close()"""
self.close()
和我們預期的一致，在 enter 中返回了這個IO對象，然后在 exit 中，進行了清理。