Python with 语句的作用是在语句块执行完毕后，自动调用 with 后面表达式的 __exit__ 方法。这允许我们不必显式地调用 close 方法，就可以确保资源总会被释放。with 语句可以使代码更清晰、更具可读性，简化了文件流、数据库连接等公共资源的管理。

使用 with 示例

一个最常见的例子是打开文件，使用 with 关键字，我们可以这么写：

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with open('file.txt') as f:
    read_data = f.read()

使用 with 关键字，我们不必显式调用 f.close() 来关闭文件。with 语句会在读取文件后自动关闭该文件。

如果我们不使用 with 关键字，为了避免在读取文件的过程中出现异常，使文件不能被正常关闭，导致文件资源一直被该程序占用而无法被释放，我们需要使用 try…except…finally 编码范式，具体代码如下：

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try:
		f = open('file.txt')
    read_data = f.read()
except Exception as err:
		print(err)
finally:
    f.close()

在该代码示例中，我们对可能发生异常的代码处使用 try 关键字进行捕获，发生异常时执行 except 代码块，而 finally 代码块是无论什么情况都会执行，所以文件会被关闭，不会因为执行异常而导致该文件资源一直被占用。

通过对比这两个示例可以发现，使用 with 关键字的代码会更加简洁。

with 语句实现原理

with 语句对于任何实现了上下文管理协议（context management protocol）的对象都起作用。这个协议包含 __enter__ 和 __exit__ 两个方法。__enter__ 方法在 with 块开始时被调用，并且返回一个用于该块的资源。__exit__ 方法在离开 with 块时，无论是正常退出还是由于异常，都会被调用。

例如，我们可以使用上下文管理器来实现一个简单的计时器（即 with 语句来记录代码块的执行时间），观察 with 语句的执行过程。

示例代码：

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import time

class Timer:
    def __enter__(self):
        self.start = time.time()
        print("__enter__: current_timestamp -", self.start)

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        self.end = time.time()
        print(self.end - self.start)
        print("__exit__: current_timestamp -", self.end)

with Timer() as t:
    print("with block, do something...")

"""
		Output:
		__enter__: current_timestamp - 1682600690.6863067
		with block, do something...
		0.0004775524139404297
		__exit__: current_timestamp - 1682600690.6867843
"""

代码执行逻辑如下：

  1. 首先定义一个 Timer 类，它实现了 __enter__ 和 __exit__ 方法，这使它可以作为上下文管理器使用。

  2. __enter__ 方法在 with 语句开始时被调用。它记录了当前时间，用于开始计时。

  3. with 语句块运行，执行需要计时的代码。

  4. __exit__ 方法在 with 语句结束时被调用。它再次记录当前时间，并计算执行时间(end - start)，然后打印出来。

总体来说，这个 Timer 类通过 __enter__ 和 __exit__ 两个方法来计算 with 代码块的执行时间。

（END）