理解Python的上下文管理器
上下文管理器(context manager)是 Python 编程中的重要概念,用于规定某个对象的使用范围。一旦进入或者离开该使用范围,会有特殊操作被调用 (比如为对象分配或者释放内存)。它的语法形式是with...as...
为了确保一些系统资源得以正确释放,我们经常会用到 try ... excepte ... finally 语句。如:
try: f = open(‘somefile‘) for line in f: print(line) except Exception as e: print(e) finally: f.close()
上面的代码模式,从用复用代码的模式来讲,并不够好。于是 with 语句出现了,通过定义一个上下文管理器来封装这个代码块:
with open(‘filename‘, ‘r‘) as f: for line in f: print(line)
显然,with 语句比 try 语句简洁了许多。
上下文管理器类
由于 with 语句利用了上下文管理器,在深入理解 with 语句之前,我们先看看上下文管理器。我们要定义一个上下文管理器其实很简单,只要一个类实现了__enter__(self)和__exit__(self, exc_type, exc_valye, traceback)我们就叫他上下文管理器
__enter__(self) 返回一个对象,可以是当前类的实例,也可以是其他对象。
class SomeThing: def __enter__(self): return self # 返回类实例 class LineLength: def __init__(self, filepath): self.__file = open(self.__filepath) def __enter__(self): return self.__file # 返回其他对象
执行过程
下面让我们看看 with 语句具体是如何执行的。
第一步:执行上下文表达式以获得上下文管理器对象。上下文表达式就是 with 和 as 之间的代码。
第二步:加载上下文管理器对象的 __exit__()方法备用。
第三步:执行上下文管理器对象的__enter__()方法。
第四步:将__enter__()方法返回值绑定到 as 后面的 变量中。
第五步:执行 with 内的代码块。
第六步:执行上下文管理器的__exit__()方法。
如果在代码块中发生了异常,异常被传入__exit__()中。如果没有,__exit__()的三个参数会传入 None, None, None。__exit__()需要明确地返回 True 或 False。并且不能在__exit__()中再次抛出被传入的异常,这是解释器的工作,解释器会根据返回值来确定是否继续向上层代码传递异常。当返回 True 时,异常不会被向上抛出,代码会从报异常的代码处跳出上下文管理继续执行代码,当返回 False 时会向上抛出,阻断代码执行。当没有异常发生传入__exit__()时,解释器会忽略返回值。
import time class File(object): def __init__(self, filename, mode): print("上下文管理执行顺序:\n1、执行初始化方法") self.f = open(filename, mode) def __enter__(self): print("2、执行__enter__()方法") return self # "__enter__()方法的返回值绑定到 as 后面的 变量中 def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb): """ :param exc_type:如果抛出异常,返回异常类型,否则返回None :param exc_val:如果抛出异常,返回异常内容,否则返回None :param exc_tb:如果抛出异常,返回异常位置,否则返回None :return: """ print("4、执行__exit__()方法") if exc_type: print(exc_type, "\n", exc_val, "\n", exc_tb) # 若代码块报错则立即执行__exit__()方法中的代码;若代码块没报错,执行完代码块后执行__exit__()方法中的代码" self.f.close() time.sleep(1) # return True # 当返回 True 时,异常不会被向上抛出,代码会从报异常的代码处跳出上下文管理继续执行代码, return False # 当返回 False 时会在__exit__()方法执行完后向上抛出,阻断代码执行。 def reads(self): return self.f.read() with File("README.md", "r") as f: print("3、执行代码块代码") # 代码块部分 f.reads() # 代码块报错,报错后的代码不会被执行 print("若代码块报错,“我”不被执行;将r改为rb,代码块不报错“我”就执行") print("若代码块报错,__exit__()方法中返回 Ture “我”才执行;若代码块不报错,“我”也执行")
多上下文管理器
实际上,我们可以同时处理多个上下文管理器:
with A() as a, B() as b: suite
所以我们大可不必写嵌套的 with 语句。
contextmanager实现上下文管理器
Python还提供了一个contextmanager的装饰器,更进一步简化了上下文管理器的实现方法。通过yield将函数分割成两部分,yield之前的部分相当于在__enter__方法中执行,yield之后的部分相当于在__exit__方法中执行,紧跟在yield之后的返回值给as之后的变量。
from contextlib import contextmanager class Db: def query(self): print(‘query data‘) @contextmanager def make_db(): print(‘start to connect‘) yield Db() print(‘end connect‘) with make_db() as db: db.query()