什么是上下文管理器
對於像文件操作、連接數據庫等資源管理的操作，我們必須在使用完之后進行釋放，不然就容易造成資源泄露。為了解決這個問題，Python的解決方式便是上下文管理器。上下文管理器能夠幫助你自動分配並且釋放資源，其中最典型的應用便是with語句。我們來看一下打開文件的例子。
for x in range(10000):
f = open('test.txt', 'w')
f.write('hello world')
這段代碼表示我們打開了1萬個文件，但是用完之后沒有進行關閉，這是一個典型的資源泄露的例子，這是一個錯誤的示例。我們應該這么寫。
for x in range(10000):
with open('test.txt', 'w') as f:
f.write('hello world')
這樣我們每次打開文件“test.txt”，並寫入“hello world”之后，這個文件便會自動關閉，相應的資源也會釋放，防止資源泄露。with語句的代碼，我們還可以用下面的形式代替。
f = open('test.txt', 'w')
try:
f.write('hello world')
finally:
f.close()
要注意的是，最后的 finally語句尤其重要，哪怕在寫入文件時發生錯誤異常，它也可以保證該文件最終被關閉。不過與 with 語句相比，這樣的代碼就顯得冗余了，並且還容易漏寫，因此我們一般更傾向於使用 with 語句。
上下文管理器的實現
接下來我們詳細分析一下它的內部原理和實現。這里我們定義了一個上下管理器類FileManager，模擬Python打開、關閉文件的操作。
class FileManager:
def __init__(self, name, mode):
print('calling __init__ method')
self.name = name
self.mode = mode
self.file = None
def __enter__(self):
print('calling __enter__ method')
self.file = open(self.name, self.mode)
return self.file
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
print('calling __exit__ method')
if self.file:
self.file.close()
with FileManager('test.txt', 'w') as f:
f.write('hello world')
print('write success')
####輸出####
calling __init__ method
calling __enter__ method
write success
calling __exit__ method
這個是基於類的上下文管理器的實現，當我們使用類來創建上下文管理器時，我們需要包含“__enter__”和“__exit__”方法。其中，“__enter__”方法返回需要被管理的資源，方法“__exit__”里通常會做一些釋放、清理資源的操作。當我們用with語句執行這個上下文管理器時，依次會執行如下操作。
-
首先方法“__init__()”被調用，程序初始化對象 FileManager，使得文件名（name）是“test.txt”，文件模式 (mode) 是“w”；
-
方法“__enter__()”被調用，文件“test.txt”以寫入的模式被打開，並且返回 FileManager 對象賦予變量 f；
-
字符串“hello world”被寫入文件“test.txt”；
-
方法“__exit__()”被調用，負責關閉之前打開的文件流。
值得一提的是，方法“__exit__()”中的參數“exc_type, exc_val, exc_tb”，分別表示 exception_type、exception_value 和 traceback。當我們執行含有上下文管理器的 with 語句時，如果有異常拋出，異常的信息就會包含在這三個變量中，傳入方法“__exit__()”。因此，如果你需要處理可能發生的異常，可以在“__exit__()”添加相應的處理異常的代碼。
python中的上下文管理器除了基於類的實現還可以基於生成器的實現，我們接着來看下面這個例子。你可以使用裝飾器 contextlib.contextmanager，來定義自己所需的基於生成器的上下文管理器，用以支持 with 語句。還是拿前面的類上下文管理器 FileManager 來說，我們也可以用下面形式來表示：
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def file_manager(name, mode):
try:
f = open(name, mode)
yield f
finally:
f.close()
with file_manager('test.txt', 'w') as f:
f.write('hello world')
這段代碼中，函數 file_manager() 是一個生成器，當我們執行 with 語句時，便會打開文件，並返回文件對象 f；當 with 語句執行完后，finally block 中的關閉文件操作便會執行。
到此，我們已經把兩種上下文管理器的實現都介紹完了。這兩者在功能上是一致的，只不過，基於類的上下文管理器更加靈活，適用於大型的系統開發。而基於生成器的上下文管理器更加方便、簡潔，適用於中小型程序。
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