如果不用“with”，那么Python會(huì)在何時(shí)關(guān)閉文件呢？答案是：視情況而定。
Python程序員最初學(xué)到的東西里有一點(diǎn)就是可以通過迭代法很容易地遍歷一個(gè)打開文件的全文：
|
1
2
3
|
f = open('/etc/passwd')for line in f: print(line) |
注意上面的代碼具有可行性，因?yàn)槲覀兊奈募?duì)象“f”是一個(gè)迭代器。換句話說，“f“ 知道在一個(gè)循環(huán)或者任何其他的迭代上下文中做什么，比如像列表解析。
我的Python課堂上的大多數(shù)學(xué)生都具有其他編程語言背景，在使用以前所熟悉的語言時(shí)，他們總是在完成文件操作時(shí)被期望關(guān)閉文件。因此，在我向他們介紹了Python文件操作的內(nèi)容不久后他們問起如何在Python中關(guān)閉文件時(shí)，我一點(diǎn)都不驚訝。
最簡(jiǎn)單的回答就是我們可以通過調(diào)用f.close()顯式地關(guān)閉文件。一旦我們關(guān)閉了文件，該文件對(duì)象依然存在，但是我們無法再通過它來讀取文件內(nèi)容了，而且文件對(duì)象返回的可打印內(nèi)容也表明文件已經(jīng)被關(guān)閉。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
|
>>> f = open('/etc/passwd')>>> f<open file '/etc/passwd', mode 'r' at 0x10f023270>>>> f.read(5)'##n# ' f.close()>>> f<closed file '/etc/passwd', mode 'r' at 0x10f023270> f.read(5)---------------------------------------------------------------------------ValueError Traceback (most recent call last)<ipython-input-11-ef8add6ff846> in <module>()----> 1 f.read(5)ValueError: I/O operation on closed file |
所以是這樣，我在用Python編程的時(shí)候，很少明確地對(duì)文件調(diào)用 “close” 方法。此外，你也很可能不想或不必那樣做。
打開文件的優(yōu)選最佳實(shí)踐方式是使用 “with” 語句，就像如下所示：
|
1
2
3
|
with open('/etc/passwd') as f: for line in f: print(line) |
“with”語句對(duì) “f” 文件對(duì)象調(diào)用在Python中稱作“上下文管理器”的方法。也就是說，它指定 “f” 為指向 /etc/passwd 內(nèi)容的新的文件實(shí)例。在 “with” 打開的代碼塊內(nèi)，文件是打開的，而且可以自由讀取。
然而，一旦Python代碼從 “with” 負(fù)責(zé)的代碼段退出，文件會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。試圖在我們退出 “with”代碼塊后從 f 中讀取內(nèi)容會(huì)導(dǎo)致和上文一樣的 ValueError 異常。所以，通過使用 “with”，你避免了顯式地關(guān)閉文件的操作。Python 會(huì)以一種不那么有 Python 風(fēng)格的方式在幕后神奇而靜靜地替你關(guān)閉文件。
但是你不顯式地關(guān)閉文件會(huì)怎樣？如果你有點(diǎn)懶，既不使用 “with” 代碼塊也不調(diào)用f.close()怎么辦？這時(shí)文件會(huì)什么時(shí)候關(guān)閉？何時(shí)應(yīng)該關(guān)閉文件？
我之所以問這個(gè)，是因?yàn)槲医塘诉@么多年P(guān)ython，確信努力教授“with”或上下文管理器的同時(shí)又教很多其它的話題超出了學(xué)生接受的范圍。在介紹性課程談及 “with” 時(shí)，我一般會(huì)告訴學(xué)生在他們職業(yè)生涯中遇到這個(gè)問題時(shí)，讓Python去關(guān)閉文件就好，不論文件對(duì)象的應(yīng)用計(jì)數(shù)降為0還是Python退出時(shí)。
在我的Python文件操作免費(fèi)e-mail課程中，我并沒有在所有的解決方案中使用with，想看看如何。結(jié)果一些人質(zhì)疑我，說不使用“with”會(huì)向人們展示一種糟糕的實(shí)踐方案并且會(huì)有數(shù)據(jù)未寫入磁盤的風(fēng)險(xiǎn)。
我收到了很多關(guān)于此話題的郵件，于是我問自己：如果我們沒有顯式地關(guān)閉文件或者沒用“with”代碼塊，那么Python會(huì)何時(shí)關(guān)閉文件？也就是說，如果我讓文件自動(dòng)關(guān)閉，那么會(huì)發(fā)生什么？
我總是假定當(dāng)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)降為0時(shí)，Python會(huì)關(guān)閉文件，進(jìn)而垃圾回收機(jī)制清理文件對(duì)象。當(dāng)我們讀文件時(shí)很難證明或核實(shí)這一點(diǎn)，但寫入文件時(shí)卻很容易。這是因?yàn)楫?dāng)寫入文件時(shí)，內(nèi)容并不會(huì)立即刷新到磁盤（除非你向“open”方法的第三個(gè)可選參數(shù)傳入“False”），只有當(dāng)文件關(guān)閉時(shí)才會(huì)刷新。
于是我決定做些實(shí)驗(yàn)以便更好地理解Python到底能自動(dòng)地為我做什么。我的實(shí)驗(yàn)包括打開一個(gè)文件、寫入數(shù)據(jù)、刪除引用和退出Python。我很好奇數(shù)據(jù)是什么時(shí)候會(huì)被寫入，如果有的話。
我的實(shí)驗(yàn)是這個(gè)樣子：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
f = open('/tmp/output', 'w')f.write('abcn')f.write('defn')# check contents of /tmp/output (1)del(f)# check contents of /tmp/output (2)# exit from Python# check contents of /tmp/output (3) |
我在Mac平臺(tái)上用Python 2.7.9 做了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，報(bào)告顯示在階段一文件存在但是是空的，階段二和階段三中文件包含所有的內(nèi)容。這樣，在CPython 2.7中我最初的直覺似乎是正確的：當(dāng)一個(gè)文件對(duì)象被垃圾回收時(shí)，它的 __del__ （或者等價(jià)的）方法會(huì)刷新并關(guān)閉文件。而且在我的IPython進(jìn)程中調(diào)用“lsof”命令顯示文件確實(shí)在引用對(duì)象移除后被關(guān)閉了。
那 Python3 如何呢？我在Mac上 Python 3.4.2 環(huán)境下做了以上的實(shí)驗(yàn)，得到了相同的結(jié)果。移除對(duì)文件對(duì)象最后的引用后會(huì)導(dǎo)致文件被刷新并且被關(guān)閉。
這對(duì)于 Python 2.7 和 3.4 很好。但是在 PyPy 和 Jython下的替代實(shí)現(xiàn)會(huì)怎樣呢？或許情況會(huì)有些不同。
于是我在 PyPy 2.7.8 下做了相同的實(shí)驗(yàn)。而這次，我得到了不同的結(jié)果！刪除文件對(duì)象的引用后——也就是在階段2，并沒有導(dǎo)致文件內(nèi)容被刷入磁盤。我不得不假設(shè)這和垃圾回收機(jī)制的不同或其他在 PyPy 和 CPython中工作機(jī)制的不同有關(guān)系。但是如果你在 PyPy中運(yùn)行程序，就絕不要指望僅僅因?yàn)槲募?duì)象的引用結(jié)束，文件就會(huì)被刷新和關(guān)閉。命令 lsof 顯示直到Python進(jìn)程退出時(shí)文件才會(huì)被釋放。
為了好玩，我決定嘗試一下 Jython 2.7b3. 結(jié)果Jython 表現(xiàn)出了和PyPy一樣的行為。也就是說，從 Python 退出確實(shí)會(huì)確保緩存中的數(shù)據(jù)寫入磁盤。
我重做了這些實(shí)驗(yàn)，但是我把 “abcn”和 “defn”換成了 “abcn”*1000 和“defn”*1000.
在 Python 2.7 的環(huán)境下，“abcn” * 1000 語句執(zhí)行后沒有任何東西寫入。但“defn” * 1000 語句執(zhí)行后，文件包含有4096個(gè)字節(jié)——可能代表緩沖區(qū)的大小。調(diào)用 del(f) 刪除文件對(duì)象的引用導(dǎo)致數(shù)據(jù)被刷入磁盤和文件關(guān)閉，此時(shí)文件中共有8000字節(jié)的數(shù)據(jù)。所以忽略字符串大小的話 Python 2.7 的行為表現(xiàn)基本相同。唯一不同的是如果超出了緩沖區(qū)的大小，那么一些數(shù)據(jù)將在最后文件關(guān)閉數(shù)據(jù)刷新前寫入磁盤。
換做是Python 3的話，情況就有些不同了。f.write執(zhí)行后沒有任何數(shù)據(jù)會(huì)寫入。但是文件對(duì)象引用一旦結(jié)束，文件就會(huì)刷新并關(guān)閉。這可能是緩沖區(qū)很大的緣故。但毫無疑問，刪除文件對(duì)象引用會(huì)使文件刷新并關(guān)閉。
至于 PyPy 和 Jython，對(duì)大文件和小文件的操作結(jié)果都一樣：文件在 PyPy 或 Jython 進(jìn)程結(jié)束的時(shí)候刷新并關(guān)閉，而不是在文件對(duì)象的引用結(jié)束的時(shí)候。
為了再次確認(rèn)，我又使用 “with” 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在所有情況下，我們都能夠輕松的預(yù)測(cè)文件是何時(shí)被刷新和關(guān)閉的——就是當(dāng)退出代碼段，并且上下文管理器在后臺(tái)調(diào)用合適方法的時(shí)候。
換句話說，如果你不使用“with”，那么至少在非常簡(jiǎn)單的情形下，你的數(shù)據(jù)不一定有丟失的危險(xiǎn)。然而你還是不能確定數(shù)據(jù)到底是在文件對(duì)象引用結(jié)束還是程序退出的時(shí)候被保存的。如果你假定因?yàn)閷?duì)文件唯一的引用是一個(gè)本地變量所以文件在函數(shù)返回時(shí)會(huì)關(guān)閉，那么事實(shí)一定會(huì)讓你感到吃驚。如果你有多個(gè)進(jìn)程或線程同時(shí)對(duì)一個(gè)文件進(jìn)行寫操作，那么你真的要非常小心了。
或許這個(gè)行為可以更好地定義不就可以在不同的平臺(tái)上表現(xiàn)得基本一致了嗎？也許我們甚至可以看看Python規(guī)范的開始，而不是指著CPython說“Yeah，不管版本如何總是對(duì)的”。
我依然覺得“with”和上下文管理器很棒。而且我想對(duì)于Python新手，理解“with”的工作原理很難。但我還是不得不提醒新手開發(fā)者注意：如果他們決定使用Python的其他可選版本，那么會(huì)出現(xiàn)很多不同于CPython的古怪情況而且如果他們不夠小心，甚至?xí)钍芷浜Α?/p>
