Python上下文管理器(Context managers)

上下文管理器

在 with 语句中使用，通过定义 __enter__() 和 __exit__() 方法来控制环境状态的对象。

上下文管理器允许你在有需要的时候，精确地分配和释放资源。上下文管理器是指在一段代码执行之前执行一段代码，用于一些预处理工作；执行之后再执行一段代码，用于一些清理工作。比如打开文件进行读写，读写完之后需要将文件关闭。在上下文管理协议中，有两个方法__enter__和__exit__，分别实现上述两个功能。比如在数据库操作中，操作之前需要连接数据库，操作之后需要关闭数据库。

讲到上下文管理器最广泛的案例就是with语句了。with语法。基本语法格式为：

with EXPR [as VAR]:

BLOCK

其中的EXPR是上下文表达式（Context Expression），该表达式要返回一个上下文管理器对象。返回的是一个对象，var用来保存EXPR表达式返回的对象，可以有单个或者多个返回值。这里的as VAR可以省略，如果指定了 as 子句的话，会将上下文管理器的 __enter__() 方法的返回值赋值给VAR。VAR可以是单个变量，或者由“()”括起来的元组（不能是仅仅由“,”分隔的变量列表，必须加“()”）。

代码块BLOCK， with 语句包裹起来的代码块，在执行语句体之前会调用上下文管理器的 __enter__() 方法，执行完语句体之后会执行 __exit__() 方法。在这里VAR可以当做普通变量使用。

以打开一个文件hello.txt并写入 hello, world 为例

我们先对比如下两种方式：

方式一，代码如下：

f = open("d:/hello.txt", 'w')
try:
    f.write('hello, world')
finally:
    f.close()

【若d盘中已有hello.txt文件将被替换掉，没有则新建hello.txt文件，双击它，可以看到其中的内容】

方式二，代码如下：

with语句通过在上下文管理器中封装try…finally语句的标准用法来简化异常处理。

with open('d:/hello.txt', 'w') as f:
    f.write('hello, world')

两种方式代码是等价的，方式二使⽤了with，会自动关闭已打开的⽂件，如果在往⽂件写数据时发⽣异常，它也会尝试去关闭⽂件。

【Python 对一些内建对象进行改进，加入了对上下文管理器的支持，可以用于 with 语句中，比如可以自动关闭文件、资源的加锁和解锁等。】

如何来实现我们自己的上下文管理器

下面介绍如何来实现我们自己的上下文管理器？或者说，如何使自定义的对象支持with?

自定义对象实现上下文管理器即可。有两种方式：基于类实现方式和基于生成器实现方式。

上下文管理器是一个简单的协议（接口），自定义的对象需要遵循这个协议（接口）来支持with语句。具体做法，向自定义对象中添加__enter__和__exit__方法，Python将在资源管理的适当时间调用这两种方法。

还是用前面提到的 打开一个文件hello.txt并写入 hello, world 例子，

☆基于类实现方式

#先定义类
class ManagedFile:
	def __init__(self, name):
		 = name
	def __enter__(self):
		self.file = open(, 'w')
		return self.file
	def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
		if self.file:
			self.file.close()

#提示ManagedFile类遵循上下文管理器协议，与原open()一样也支持with语句

with ManagedFile('d:/hello.txt') as f:
	f.write('hello, world')

进入with语句上下文，Python调用__enter__获取资源，离开with语句上下文，Python调用__exit__释放资源。

☆基于生成器实现

利用标准库contextlib模块的contextmanager装饰器重写之前的ManagedFile上下文管理器，代码如下：

from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def managed_file(name):
	try:
		f = open(name, 'w')
		yield f
	finally:
		f.close()

#提示managed_file遵循上下文管理器协议

with managed_file('d:/hello.txt') as f:
	f.write('hello, world')

这个⽅法使用了⽣成器（使用了yield）和装饰器（使用了＠函数名）的⼀些知识。