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Python 上下文管理器：优雅地管理资源

article 2025/1/17 0:11:21

一、什么是上下文管理器

上下文管理器是一个可以在with语句中使用的对象，它定义了 __enter__ 和 __exit__ 方法，它定义了在进入和退出特定代码块时需要执行的操作，确保资源在使用完毕后能够被正确地释放或清理。

二、如何实现上下文管理器

Python的上下文管理器通常通过两种方式实现：一种是使用类，另一种是使用生成器。

1. 使用类实现上下文管理器

要实现一个自定义的上下文管理器类，你需要在类中定义两个方法：__enter__()和__exit__()。

__enter__()方法在with语句块开始时执行，返回一个对象，通常用于资源的初始化。
__exit__()方法在with语句块结束时执行，负责清理工作，确保资源被正确释放。

下面是一个简单的例子，演示如何使用类实现上下文管理器：

class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("资源初始化：打开文件")
        self.file = open("test.txt", "w")  # 打开一个文件
        return self.file  # 返回资源对象

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print("资源清理：关闭文件")
        self.file.close()  # 关闭文件
        if exc_type:  # 如果发生异常，打印异常信息
            print(f"发生异常：{exc_type}, {exc_val}")
        return True  # 返回True表示异常已经处理

# 使用上下文管理器
with MyContextManager() as file:
    file.write("Hello, World!")
    # 可以在这里抛出异常来测试清理功能
    # raise Exception("Test Exception")

在上面的代码中，MyContextManager类实现了上下文管理器的基本功能。with语句开始时，会调用__enter__()方法，返回一个文件对象并进行写入操作；with语句结束时，会调用__exit__()方法，自动关闭文件。

输出：

资源初始化：打开文件
资源清理：关闭文件

如果在with语句块中抛出异常，__exit__()方法会捕获并处理这个异常，确保资源的正确释放。

2. 使用生成器实现上下文管理器

除了通过类实现上下文管理器，还可以使用Python的contextlib模块中的contextmanager装饰器，通过生成器函数来简化上下文管理器的实现。

使用生成器实现上下文管理器的步骤更为简洁。通过yield语句，生成器可以在“进入上下文”时返回资源，并在“退出上下文”时自动清理资源。

下面是一个使用生成器实现上下文管理器的例子：

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def my_context_manager():
    print("资源初始化：打开文件")
    file = open("example.txt", "w")  # 打开文件
    try:
        yield file  # 返回资源
    finally:
        print("资源清理：关闭文件")
        file.close()  # 关闭文件

# 使用生成器上下文管理器
with my_context_manager() as file:
    file.write("Hello, World!")
    # 可以在这里抛出异常来测试清理功能
    # raise Exception("Test Exception")

输出：

资源初始化：打开文件
资源清理：关闭文件

在这个例子中，@contextmanager装饰器使得生成器函数my_context_manager变成一个上下文管理器。yield语句之前的代码用于初始化资源，yield语句后面的代码用于清理资源。通过这种方式，你不需要显式地定义__enter__()和__exit__()方法，代码更加简洁。

三、`with`语句的优势

with语句通过上下文管理器来简化资源管理，避免了手动管理资源的繁琐。它的主要优势包括：

自动资源管理：with语句自动调用__enter__()和__exit__()方法，确保资源被正确地初始化和清理，避免了遗漏释放资源的风险。
异常处理：如果在with语句块内发生异常，__exit__()方法会捕获并处理异常，避免了资源泄漏的问题。
代码简洁：上下文管理器使得代码更加简洁、可读，尤其是在处理文件、数据库连接等资源时，不需要显式地写try...finally语句来进行清理。

本文转自 https://juejin.cn/post/7452644856159469577?searchId=202501151705356967B624DFB928CCB9CD，如有侵权，请联系删除。

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