Python中的上下文管理器
这篇文章是关于什么的？
- 什么是Python中的上下文管理器
- 怎么使用上下文管理器
- 如何创建自己的上下文管理器
- 关于Python上下文库(contextlib)
1. 上下文管理器是什么？
举个例子，你在写Python代码的时候经常将一系列操作放在一个语句块中：
当某条件为真 – 执行这个语句块
当某条件为真 – 循环执行这个语句块
有时候我们需要在当程序在语句块中运行时保持某种状态，并且在离开语句块后结束这种状态。
所以，事实上上下文管理器的任务是 – 代码块执行前准备，代码块执行后收拾。
上下文管理器是在Python2.5加入的功能，它能够让你的代码可读性更强并且错误更少。接下来，让我们来看看该如何使用。
2. 如何使用上下文管理器？
看代码是最好的学习方式，来看看我们通常是如何打开一个文件并写入”Hello World”？
| 123456 | filename = 'my_file.txt'mode = 'w' # Mode that allows to write to the filewriter = open(filename, mode)writer.write('Hello ')writer.write('World')writer.close() |
1-2行，我们指明文件名以及打开方式(写入)。
第3行，打开文件，4-5行写入“Hello world”，第6行关闭文件。
这样不就行了，为什么还需要上下文管理器？但是我们忽略了一个很小但是很重要的细节：如果我们没有机会到达第6行关闭文件，那会怎样？
举个例子，磁盘已满，因此我们在第4行尝试写入文件时就会抛出异常，而第6行则根本没有机会执行。
当然，我们可以使用try-finally语句块来进行包装：
| 123456 | writer = open(filename, mode)try: writer.write('Hello ') writer.write('World')finally: writer.close() |
finally语句块中的代码无论try语句块中发生了什么都会执行。因此可以保证文件一定会关闭。这么做有什么问题么？当然没有，但当我们进行一些比写入“Hello world”更复杂的事情时，try-finally语句就会变得丑陋无比。例如我们要打开两个文件，一个读一个写，两个文件之间进行拷贝操作，那么通过with语句能够保证两者能够同时被关闭。
OK，让我们把事情分解一下：
首先，创建一个名为“writer”的文件变量。
然后，对writer执行一些操作。
最后，关闭writer。
这样是不是优雅多了？
| 123 | with open(filename, mode) as writer: writer.write('Hello ') writer.write('World') |
让我们深入一点，“with”是一个新关键词，并且总是伴随着上下文管理器出现。“open(filename, mode)”曾经在之前的代码中出现。“as”是另一个关键词，它指代了从“open”函数返回的内容，并且把它赋值给了一个新的变量。“writer”是一个新的变量名。
2-3行，缩进开启一个新的代码块。在这个代码块中，我们能够对writer做任意操作。这样我们就使用了“open”上下文管理器，它保证我们的代码既优雅又安全。它出色的完成了try-finally的任务。
open函数既能够当做一个简单的函数使用，又能够作为上下文管理器。这是因为open函数返回了一个文件类型(file type)变量，而这个文件类型实现了我们之前用到的write方法，但是想要作为上下文管理器还必须实现一些特殊的方法，我会在接下来的小节中介绍。
3. 自定义上下文管理器
让我们来写一个“open”上下文管理器。
要实现上下文管理器，必须实现两个方法 – 一个负责进入语句块的准备操作，另一个负责离开语句块的善后操作。同时，我们需要两个参数：文件名和打开方式。
Python类包含两个特殊的方法，分别名为：__enter__以及__exit__(双下划线作为前缀及后缀)。
当一个对象被用作上下文管理器时：
__enter__ 方法将在进入代码块前被调用。
__exit__ 方法则在离开代码块之后被调用(即使在代码块中遇到了异常)。
下面是上下文管理器的一个例子，它分别进入和离开代码块时进行打印。
| 123456789101112131415 | class PypixContextManagerDemo: def __enter__(self): print 'Entering the block' def __exit__(self, *unused): print 'Exiting the block' with PypixContextManagerDemo(): print 'In the block' #Output:#Entering the block#In the block#Exiting the block |
注意一些东西：
- 没有传递任何参数。
- 在此没有使用“as”关键词。
- 稍后我们将讨论__exit__方法的参数设置。
我们如何给一个类传递参数？其实在任何类中，都可以使用__init__方法，在此我们将重写它以接收两个必要参数(filename, mode)。
当我们进入语句块时，将会使用open函数，正如第一个例子中那样。而当我们离开语句块时，将关闭一切在__enter__函数中打开的东西。
以下是我们的代码：
| 123456789101112131415 | class PypixOpen: def __init__(self, filename, mode): self.filename = filename self.mode = mode def __enter__(self): self.openedFile = open(self.filename, self.mode) return self.openedFile def __exit__(self, *unused): self.openedFile.close() with PypixOpen(filename, mode) as writer: writer.write("Hello World from our new Context Manager!") |
来看看有哪些变化：
3-5行，通过__init__接收了两个参数。
7-9行，打开文件并返回。
12行，当离开语句块时关闭文件。
14-15行，模仿open使用我们自己的上下文管理器。
除此之外，还有一些需要强调的事情：
如何处理异常
我们完全忽视了语句块内部可能出现的问题。
如果语句块内部发生了异常，__exit__方法将被调用，而异常将会被重新抛出(re-raised)。当处理文件写入操作时，大部分时间你肯定不希望隐藏这些异常，所以这是可以的。而对于不希望重新抛出的异常，我们可以让__exit__方法简单的返回True来忽略语句块中发生的所有异常(大部分情况下这都不是明智之举)。
我们可以在异常发生时了解到更多详细的信息，完备的__exit__函数签名应该是这样的：
Ρ理器
1. 上下文管理器是什么？
举个例子，你在写Python代码的时候经常将一系列操作放在一个语句块中：
当某条件为真 – 执行这个语句块
当某条件为真 – 循环执行这个语句块
有时候我们需要在当程序在语句块中运行时保持某种状态，并且在离开语句块后结束这种状态。
所以，事实上上下文管理器的任务是 – 代码块执行前准备，代码块执行后收拾。
上下文管理器是在Python2.5加入的功能，它能够让你的代码可读性更强并且错误更少。接下来，让我们来看看该如何使用。
2. 如何使用上下文管理器？
看代码是最好的学习方式，来看看我们通常是如何打开一个文件并写入”Hello World”？
| 123456 | filename = 'my_file.txt'mode = 'w' # Mode that allows to write to the filewriter = open(filename, mode)writer.write('Hello ')writer.write('World')writer.close() |
1-2行，我们指明文件名以及打开方式(写入)。
第3行，打开文件，4-5行写入“Hello world”，第6行关闭文件。
这样不就行了，为什么还需要上下文管理器？但是我们忽略了一个很小但是很重要的细节：如果我们没有机会到达第6行关闭文件，那会怎样？
举个例子，磁盘已满，因此我们在第4行尝试写入文件时就会抛出异常，而第6行则根本没有机会执行。
当然，我们可以使用try-finally语句块来进行包装：
| 123456 | writer = open(filename, mode)try: writer.write('Hello ') writer.write('World')finally: writer.close() |
finally语句块中的代码无论try语句块中发生了什么都会执行。因此可以保证文件一定会关闭。这么做有什么问题么？当然没有，但当我们进行一些比写入“Hello world”更复杂的事情时，try-finally语句就会变得丑陋无比。例如我们要打开两个文件，一个读一个写，两个文件之间进行拷贝操作，那么通过with语句能够保证两者能够同时被关闭。
OK，让我们把事情分解一下：
首先，创建一个名为“writer”的文件变量。
然后，对writer执行一些操作。
最后，关闭writer。
这样是不是优雅多了？
| 123 | with open(filename, mode) as writer: writer.write('Hello ') writer.write('World') |
让我们深入一点，“with”是一个新关键词，并且总是伴随着上下文管理器出现。“open(filename, mode)”曾经在之前的代码中出现。“as”是另一个关键词，它指代了从“open”函数返回的内容，并且把它赋值给了一个新的变量。“writer”是一个新的变量名。
2-3行，缩进开启一个新的代码块。在这个代码块中，我们能够对writer做任意操作。这样我们就使用了“open”上下文管理器，它保证我们的代码既优雅又安全。它出色的完成了try-finally的任务。
open函数既能够当做一个简单的函数使用，又能够作为上下文管理器。这是因为open函数返回了一个文件类型(file type)变量，而这个文件类型实现了我们之前用到的write方法，但是想要作为上下文管理器还必须实现一些特殊的方法，我会在接下来的小节中介绍。
3. 自定义上下文管理器
让我们来写一个“open”上下文管理器。
要实现上下文管理器，必须实现两个方法 – 一个负责进入语句块的准备操作，另一个负责离开语句块的善后操作。同时，我们需要两个参数：文件名和打开方式。
Python类包含两个特殊的方法，分别名为：__enter__以及__exit__(双下划线作为前缀及后缀)。
当一个对象被用作上下文管理器时：
__enter__ 方法将在进入代码块前被调用。
__exit__ 方法则在离开代码块之后被调用(即使在代码块中遇到了异常)。
下面是上下文管理器的一个例子，它分别进入和离开代码块时进行打印。
| 123456789101112131415 | class PypixContextManagerDemo: def __enter__(self): print 'Entering the block' def __exit__(self, *unused): print 'Exiting the block' with PypixContextManagerDemo(): print 'In the block' #Output:#Entering the block#In the block#Exiting the block |
注意一些东西：
- 没有传递任何参数。
- 在此没有使用“as”关键词。
- 稍后我们将讨论__exit__方法的参数设置。
我们如何给一个类传递参数？其实在任何类中，都可以使用__init__方法，在此我们将重写它以接收两个必要参数(filename, mode)。
当我们进入语句块时，将会使用open函数，正如第一个例子中那样。而当我们离开语句块时，将关闭一切在__enter__函数中打开的东西。
以下是我们的代码：
| 123456789101112131415 | class PypixOpen: def __init__(self, filename, mode): self.filename = filename self.mode = mode def __enter__(self): self.openedFile = open(self.filename, self.mode) return self.openedFile def __exit__(self, *unused): self.openedFile.close() with PypixOpen(filename, mode) as writer: writer.write("Hello World from our new Context Manager!" |
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