Python中必须知道的知识点：上下文管理器

在Python中让自己创建的函数、类、对象支持with语句，就实现了上线文管理协议。我们经常使用with open(file, “a+”) as f:这样的语句，无需手动调用f.close()关闭文件。这种用法不仅优雅，而且避免遗忘释放资源，十分方便。所以，当操作某些资源时，需要对资源的获取与释放进行自动操作，就可以用上线文管理器。比如：数据库的连接，查询，关闭处理；socket的连接和断开。本篇主要介绍，如何让自己创建的类、对象、函数等支持with语句，详细请看下文。

1 让对象支持上下文管理协议

在类中，实现__enter__()和__exit__()方法，类创建的对象就支持with语句。如下：

class A:def __enter__(self):print("in __enter__")return [1, 2, 3]def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):print("in __exit__")obj = A()
with obj as o:print("看看o是什么：", o)print("do something")
print("end")

注意本例的输出结果的顺序：

in __enter__
看看o是什么： [1, 2, 3]
do something
in __exit__
end

（1）当执行 with 语句的时候，对象的 __enter__()方法被触发，它返回的值(如果有的话)会被赋值给 as 声明的变量。对应输出应该是in __enter__和将[1,2,3]赋值给o字母o。

（2）然后，with 语句块里面的代码开始执行。对应的输出是看看o是什么： [1, 2, 3]和do someting。

（3）最后，__exit__()方法被触发进行清理工作。对应的输出是in __exit__。

补充说明：
__exit__()方法的第三个参数包含了异常类型、异常值和追溯信息(如果有的话)。__exit__()方法能自己决定怎样利用这个异常信息，或者忽略它并返回一个None值。

如果 __exit__() 返回 True ，那么异常会被清空，就好像什么都没发生一样， with 语句后面的程序继续在正常执行。

上面的例子还不支持多个with嵌套使用，下面是一个可以嵌套使用with语句的例子：

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from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAMclass Connection:def __init__(self, address, family=AF_INET, type=SOCK_STREAM):self.address = addressself.family = familyself.type = typeself.connections = []def __enter__(self):sock = socket(self.family, self.type)sock.connect(self.address)self.connections.append(sock)return sockdef __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)

2 装饰器版上下文管理器

上面介绍了在类和对象中实现上下文管理协议，其实Python标准库中contextlib包的@contextmanager装饰器能够轻松实现一个上下文管理器，下例是用其实现统计代码块耗时的上下文管理器：

import time
from contextlib import contextmanager
# 来看一个装饰器版本的上下文管理器
# 检查代码消耗时间块
@contextmanager
def timecount(name):start = time.time()try:yieldfinally:end = time.time()print('{}: {}'.format(name, end - start))with timecount('cost time:'):time.sleep(2)
# cost time:: 2.000200033187866

timecount（）中，yield之前的代码相当于__enter__()方法；yield 之后的代码相当于 __exit__()方法。如果有异常会自动在yield一行抛出。

上下文管理器可以应用在事务中：

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# 更高级的事务管理
@contextmanager
def list_transaction(orig_list):working = list(orig_list)yield workingorig_list[:] = workinglis = [1, 2, 3]
with list_transaction(lis) as work:work.append(5)work.append(6)print(lis)
# [1, 2, 3, 5, 6]

一旦with语句内有异常产生，之前的操作不会生效：

lis = [1, 2, 3]
with list_transaction(lis) as work:work.append(5)work.append(6)print(lis)raise RuntimeError("回滚")

如果在交互式命令行中打印lis,依然会发现lis的内容没有改变，也就是说，with语句中的代码出现异常，with语句中的操作都不会生效，只有with无异常退出，才会生效。对于事务管理来说是比较有用的。

3 总结

（1）当操作一些需要打开、连接、断开或释放的资源时，让对象或函数支持with语句十分方便、省事、优雅。如数据库的链接断开、套接字的连接断开、事务、锁资源等。

（2）类中实现__enter__()和__exit__()方法，即可实现上下文管理协议，对象可使用with语句。

（3）通过contextlib包中的@contextmanager装饰器装饰一个函数，该函数即可使用with语句。

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