前言

如果你有閱讀源碼的習(xí)慣，可能會(huì)看到一些優(yōu)秀的代碼經(jīng)常出現(xiàn)帶有 “with” 關(guān)鍵字的語句，它通常用在什么場景呢？今天就來說說 with 和 上下文管理器。

對于系統(tǒng)資源如文件、數(shù)據(jù)庫連接、socket 而言，應(yīng)用程序打開這些資源并執(zhí)行完業(yè)務(wù)邏輯之后，必須做的一件事就是要關(guān)閉（斷開）該資源。

比如 Python 程序打開一個(gè)文件，往文件中寫內(nèi)容，寫完之后，就要關(guān)閉該文件，否則會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？極端情況下會(huì)出現(xiàn) "Too many open files" 的錯(cuò)誤，因?yàn)橄到y(tǒng)允許你打開的最大文件數(shù)量是有限的。

同樣，對于數(shù)據(jù)庫，如果連接數(shù)過多而沒有及時(shí)關(guān)閉的話，就可能會(huì)出現(xiàn) "Can not connect to MySQL server Too many connections"，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫連接是一種非常昂貴的資源，不可能無限制的被創(chuàng)建。

來看看如何正確關(guān)閉一個(gè)文件。

普通版：

def m1():
 f = open("output.txt", "w")
 f.write("python之禪")
 f.close()

這樣寫有一個(gè)潛在的問題，如果在調(diào)用 write 的過程中，出現(xiàn)了異常進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)代碼無法繼續(xù)執(zhí)行，close 方法無法被正常調(diào)用，因此資源就會(huì)一直被該程序占用者釋放。那么該如何改進(jìn)代碼呢？

進(jìn)階版：

def m2():
 f = open("output.txt", "w")
 try:
 f.write("python之禪")
 except IOError:
 print("oops error")
 finally:
 f.close()

改良版本的程序是對可能發(fā)生異常的代碼處進(jìn)行 try 捕獲，使用 try/finally 語句，該語句表示如果在 try 代碼塊中程序出現(xiàn)了異常，后續(xù)代碼就不再執(zhí)行，而直接跳轉(zhuǎn)到 except 代碼塊。而無論如何，finally 塊的代碼最終都會(huì)被執(zhí)行。因此，只要把 close 放在 finally 代碼中，文件就一定會(huì)關(guān)閉。

高級(jí)版：

def m3():
 with open("output.txt", "w") as f:
 f.write("Python之禪")

一種更加簡潔、優(yōu)雅的方式就是用 with 關(guān)鍵字。open 方法的返回值賦值給變量 f，當(dāng)離開 with 代碼塊的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用 f.close() 方法， with 的作用和使用 try/finally 語句是一樣的。那么它的實(shí)現(xiàn)原理是什么？

在講 with 的原理前要涉及到另外一個(gè)概念，就是上下文管理器（Context Manager）。

上下文管理器

任何實(shí)現(xiàn)了 __enter__() 和 __exit__() 方法的對象都可稱之為上下文管理器，上下文管理器對象可以使用 with 關(guān)鍵字。顯然，文件（file）對象也實(shí)現(xiàn)了上下文管理器。

那么文件對象是如何實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法的呢？我們可以模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的文件類，讓該類實(shí)現(xiàn) __enter__() 和 __exit__() 方法。

class File():

 def __init__(self, filename, mode):
 self.filename = filename
 self.mode = mode

 def __enter__(self):
 print("entering")
 self.f = open(self.filename, self.mode)
 return self.f

 def __exit__(self, *args):
 print("will exit")
 self.f.close()

__enter__() 方法返回資源對象，這里就是你將要打開的那個(gè)文件對象， __exit__() 方法處理一些清除工作。

因?yàn)?File 類實(shí)現(xiàn)了上下文管理器，現(xiàn)在就可以使用 with 語句了。

with File('out.txt', 'w') as f:
 print("writing")
 f.write('hello, python')

這樣，你就無需顯示地調(diào)用 close 方法了，由系統(tǒng)自動(dòng)去調(diào)用，哪怕中間遇到異常 close 方法也會(huì)被調(diào)用。

contextlib

Python 還提供了一個(gè) contextmanager 的裝飾器，更進(jìn)一步簡化了上下文管理器的實(shí)現(xiàn)方式。通過 yield 將函數(shù)分割成兩部分，yield 之前的語句在 __enter__ 方法中執(zhí)行，yield 之后的語句在 __exit__ 方法中執(zhí)行。緊跟在 yield 后面的值是函數(shù)的返回值。

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def my_open(path, mode):
 f = open(path, mode)
 yield f
 f.close()

調(diào)用

with my_open('out.txt', 'w') as f:
 f.write("hello , the simplest context manager")

總結(jié)

Python 提供了 with 語法用于簡化資源操作的后續(xù)清除操作，是 try/finally 的替代方法，實(shí)現(xiàn)原理建立在上下文管理器之上。此外，Python 還提供了一個(gè) contextmanager 裝飾器，更進(jìn)一步簡化上下管理器的實(shí)現(xiàn)方式。以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。