Python上下文管理器

2021-08-22 13:17:42 字數 3586 閱讀 4681

對於系統資源如檔案、資料庫連線、socket 而言，應用程式開啟這些資源並執行完業務邏輯之後，必須做的一件事就是要關閉（斷開）該資源。

比如 python 程式開啟乙個檔案，往檔案中寫內容，寫完之後，就要關閉該檔案，否則會出現什麼情況呢？極端情況下會出現 "too many open files" 的錯誤，因為系統允許你開啟的最大檔案數量是有限的。

同樣，對於資料庫，如果連線數過多而沒有及時關閉的話，就可能會出現 "can not connect to mysql server too many connections"，因為資料庫連線是一種非常昂貴的資源，不可能無限制的被建立。

來看看如何正確關閉乙個檔案。

def m1():


f = open("output.txt", "w")


f.write("python之禪")
這樣寫有乙個潛在的問題，如果在呼叫 write 的過程中，出現了異常進而導致後續**無法繼續執行，close 方法無法被正常呼叫，因此資源就會一直被該程式占用而無法被釋放。那麼該如何改進**呢？

def m2():


f = open("output.txt", "w")


try:


f.write("python之禪")


except ioerror:


print("oops error")


finally:


f.close()
改良版本的程式是對可能發生異常的**處進行 try 捕獲，使用 try/finally 語句，該語句表示如果在 try **塊中程式出現了異常，後續**就不再執行，而直接跳轉到 except **塊。而無論如何，finally 塊的**最終都會被執行。因此，只要把 close 放在 finally **中，檔案就一定會關閉。

def m3():


with open("output.txt", "w") as f:


f.write("python之禪")
一種更加簡潔、優雅的方式就是用 with 關鍵字。open 方法的返回值賦值給變數 f，當離開 with **塊的時候，系統會自動呼叫 f.close() 方法， with 的作用和使用 try/finally 語句是一樣的。那麼它的實現原理是什麼？在講 with 的原理前要涉及到另外乙個概念，就是上下文管理器（context manager）。

任何實現了 __enter__() 和 __exit__() 方法的物件都可稱之為上下文管理器，上下文管理器物件可以使用 with 關鍵字。顯然，檔案（file）物件也實現了上下文管理器。

那麼檔案物件是如何實現這兩個方法的呢？我們可以模擬實現乙個自己的檔案類，讓該類實現 __enter__() 和 __exit__() 方法。

class file():


def __init__(self, filename, mode):


self.filename = filename


self.mode = mode


def __enter__(self):


print("entering")


self.f = open(self.filename, self.mode)


return self.f


def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):


print("will exit")


self.f.close()
（1）當執行 with 語句的時候，物件的 __enter__() 方法被觸發， 它返回的值(如果有的話)會被賦值給 as 宣告的變數。對應應該就是你將要開啟的那個檔案物件。

（2）然後，with 語句塊裡面的**開始執行。對應的就是你將要開啟的那個檔案物件。

（3）最後，__exit__() 方法被觸發進行清理工作。對應的輸出是【in __exit__】。

因為 file 類實現了上下文管理器，現在就可以使用 with 語句了。

with file('out.txt', 'w') as f:


print("writing")


f.write('hello, python')
這樣，你就無需顯式地呼叫 close 方法了，由系統自動去呼叫，哪怕中間遇到異常，close 方法也會被呼叫。

補充說明：

__exit__()方法的第三個引數包含了異常型別、異常值和追溯資訊(如果有的話)。 __exit__()方法能自己決定怎樣利用這個異常資訊，或者忽略它並返回乙個none值。

如果 __exit__() 返回 true ，那麼異常會被清空，就好像什麼都沒發生一樣， with 語句後面的程式繼續在正常執行。

上面的例子還不支援多個with巢狀使用，下面是乙個可以巢狀使用with語句的例子：

from socket import socket, af_inet, sock_stream


class connection:


def __init__(self, address, family=af_inet, type=sock_stream):


self.address = address


self.family = family


self.type = type


self.connections = 


def __enter__(self):


sock = socket(self.family, self.type)


sock.connect(self.address)


return sock


def __exit__(self, exc_ty, exc_val, tb):


self.connections.pop().close()  


conn = connection(('www.python.org', 80))


with conn as s1:


print(s1)


with conn as s2:


print(s2)
python 還提供了乙個 contextmanager 的裝飾器，更進一步簡化了上下文管理器的實現方式。通過 yield 將函式分割成兩部分，yield 之前的語句在 __enter__ 方法中執行，yield 之後的語句在 __exit__ 方法中執行。緊跟在 yield 後面的值是函式的返回值。

from contextlib import contextmanager


@contextmanager


def my_open(path, mode):


f = open(path, mode)


yield f


f.close()
with my_open('out.txt', 'w') as f:


f.write("hello , the ******st context manager")
python 提供了 with 語法用於簡化資源操作的後續清除操作，是 try/finally 的替代方法，實現原理建立在上下文管理器之上。此外，python 還提供了乙個 contextmanager 裝飾器，更進一步簡化上下管理器的實現方式。

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