Python教程(27)——如何使用Python中的上下文管理器

当我们在编写代码时，经常会遇到需要管理资源的情况，比如打开和关闭文件，如果遇到了一些异常情况，我们需要关闭资源，不然会导致资源泄露，虽然我们可以通过手动的方式来关闭，但如果有多个异常情况需要考虑的话，万一不小心漏了一处，就芭比Q了。所以，如果有一种更加优雅的方式来处理资源泄露的问题，那必定是非常nice的。而上下文管理器就是在这样的背景下诞生的。
在这里插入图片描述

上下文管理器

上下文管理器（Context Manager）是 Python 中用来管理资源、执行特定操作以及处理异常的对象。上下文管理器通过实现特定的方法使得它们可以在 with 语句中被使用，确保资源的正确获取和释放。

在 Python 中，上下文管理器通常使用类中的特殊方法 __enter__ 和 __exit__ 来实现。具体来说：

1、 __enter__ 方法在进入 with 语句块时被调用，通常用于获取资源或者执行一些初始化操作，一般返回管理器对象。
2、 __exit__ 方法在离开 with 语句块时被调用，无论代码块中是否发生异常，该方法都会被执行。这个方法通常用来释放资源，清理工作以及处理异常情况。放法中含有三个参数分别是：异常类型、异常实例对象和异常栈对象

class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("Entering the context")
        # 执行一些初始化操作，比如打开资源
        return self
        
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("Exiting the context")
        # 执行一些清理操作，比如关闭资源
        if exc_type is not None:
            print(f"Exception: {exc_type}, {exc_value}")
        # 返回 True 表示异常已经被处理，返回 False 则异常会被传播
        return True

# 使用上下文管理器
with MyContextManager() as manager:
    print("Inside the context")
    # 执行一些操作，比如读写资源
    # 如果在这里发生了异常，异常会被传递给 __exit__ 方法进行处理

比如上面的这个示例中，MyContextManager 是一个简单的上下文管理器类，通过实现 __enter__ 和 __exit__ 方法来定义上下文管理器的行为。在 with 语句块中使用该上下文管理器，会执行相应的操作（进入、执行、退出上下文），确保资源的正确管理。

上面的代码运行结果：

Entering the context
Inside the context
Exiting the context

with语句

很多人说with语句是用来创建上下文管理器，准确的说，这样子的说法是不对的。之前的例子中，MyContextManager是一个上下文管理器的类，而我们所谓的创建上下文管理器，无非就是创建上下文管理器的对象。那么以下这样子不就是创建了一个上下文管理器对象吗？

m = MyContextManager()

所以准确的说，with语句是Python提供的一种管理上下文的语法结构，能够自动调用上下文管理器的__enter__和__exit__方法。通过with语句，可以确保在进入和退出代码块时自动执行必要的操作。

例如，使用with语句的上下文管理器来打开和关闭文件：

with open('example.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
    print(content)

# 文件在with语句块结束后会自动关闭，即使发生异常也会正确关闭文件

open函数返回的文件对象是一个上下文管理器，本身就不需要再去实现了，通过使用with关键字，确保在代码块执行完毕后文件会被正确关闭。无需手动调用 file.close() 方法。这样可以提高代码可读性和可维护性，避免忘记关闭文件而导致资源泄漏的问题。

当然我们也可以自己手动实现一个file上下文管理器

class FileContextManager:
    def __init__(self, file_name, mode):
        self.file_name = file_name
        self.mode = mode

    def __enter__(self):
        self.file = open(self.file_name, self.mode)
        return self.file

    def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
        if self.file:
            self.file.close()

# 使用自定义的文件上下文管理器类来打开文件
with FileContextManager('example.txt', 'w') as file:
    file.write("程序员一点来啦！")