一篇文章告诉你Python上下文管理器怎么用

一般我们操作文件的时候,大家都会知道我们使用with的方式去写,一般如下

with open('xxxx/test.txt') as f:
'xxxxxx'

那么我们为什么要使用这种方式去操作文件呢?因为with这种方式自动帮我们执行了close关闭文件句柄的操作,免的我们忘记关闭句柄,浪费资源。

那我们为什么是使用with方式就可以达到这种效果呢?这就是我们今天说的python的上下文管理器的作用。简单来说上下文管理器必须在这个对象的类中声明enterexit方法

下面我们看看怎么定义自己的上下文管理器:

class Context:
def init(self,name):
self.name=name

# 下面使用with语句, 对象的__enter__被触发, 返回值则赋值给as声明的变量,这里就是f
def __enter__(self):
    print('自定义上下文管理器')
    # return self
#with中代码块执行完毕时触发执行,用来释放资源,例如文件句柄,数据库连接等
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
    print('程序运行结束,释放资源')
    print(exc_type)
    print(exc_val)
    print(exc_tb)
    # return True

with Context('test.txt') as f:
print('主逻辑过程')

结果:
自定义上下文管理器
主逻辑过程
程序运行结束,释放资源
None
None
None

我们可以看看执行的顺序
with触发enter方法
然后执行主逻辑过程
所有程序执行完之后触发exit方法,释放资源

这就是为什么我们用with方法操作文件时候不用f.close的原因,因为在exit方法中帮我们自动释放了文件句柄

exit()中的三个参数分别代表异常类型,异常值和追溯信息,with语句中代码块出现异常,则with后的代码都无法执行

下面我们在类中加入异常代码块,看看什么情况,是否with后的代码都无法执行

class Context:
def init(self,name):
self.name=name

# 下面使用with语句, 对象的__enter__被触发, 返回值则赋值给as声明的变量,这里就是f
def __enter__(self):
    print('自定义上下文管理器')
    # return self
#with中代码块执行完毕时触发执行,用来释放资源,例如文件句柄,数据库连接等
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
    print('程序运行结束,释放资源')
    print(exc_type)
    print(exc_val)
    print(exc_tb)
    # return True
def  get_values(self):
    dic = {'a':1,'b':2}
    print(dic['c']) # 取一个不存在的key

p = Context('test.txt')
with Context('test.txt') as f:
print('主逻辑过程')
Context.get_values(p)
print('会不会执行我们') #主逻辑

结果:

自定义上下文管理器
主逻辑过程
Traceback (most recent call last):
程序运行结束,释放资源
File "C:/Users/aryin/Desktop/mysite2/上下文管理器.py", line 24, in <module>
<class 'KeyError'>
Context.get_values(p)
File "C:/Users/aryin/Desktop/mysite2/上下文管理器.py", line 19, in get_values
'c'
print(dic['c']) # 取一个不存在的key
<traceback object at 0x000001E50A7C04C8>
KeyError: 'c'

可以看到报出KeyError,这也是我们预测到的,主逻辑也确实没有执行(print('会不会执行我们') 没有执行),那我们怎么利用exit中的三个参数捕获异常并且实现代码继续执行呢?

class Context:
def init(self,name):
self.name=name

# 下面使用with语句, 对象的__enter__被触发, 返回值则赋值给as声明的变量,这里就是f
def __enter__(self):
    print('自定义上下文管理器')
    # return self
#with中代码块执行完毕时触发执行,用来释放资源,例如文件句柄,数据库连接等
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
    print('程序运行结束,释放资源')
    print(exc_type)
    print(exc_val)
    print(exc_tb)
    return True  #新添加这句
def  get_values(self):
    dic = {'a':1,'b':2}
    print(dic['c']) # 取一个不存在的key

p = Context('test.txt')
with Context('test.txt') as f:
print('主逻辑过程')
Context.get_values(p)
print('会不会执行我们') #主逻辑

结果:
自定义上下文管理器
主逻辑过程
程序运行结束,释放资源
<class 'KeyError'>
'c'
<traceback object at 0x00000187D3EC0488>
会不会执行我们

我们可以看到程序没有奔溃,我们执行在exit函数中增加了reture True,实现异常被捕获,并且主逻辑继续执行(print('会不会执行我们'))
,也就是说如果__exit()返回值为True,那么异常会被清空,就好像啥都没发生一样,with后的语句正常执行。

我们可以使用with的上下文管理器更优雅的处理代码的中的异常捕获,而不用try..execpt..这种方法去捕获,并且可以实现,程序执行完毕之后,我们想操作的一些资源释放操作,这样增加了代码的简洁程度和可读性。

下面我们看看一个文件的写入的With案例

class Context:
def init(self,filepath,mode='r',encoding='utf-8'):
self.filepath=filepath
self.mode=mode
self.encoding=encoding

def __enter__(self):
    # print('enter')
    self.f=open(self.filepath,mode=self.mode,encoding=self.encoding)
    return self.f

def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
    # print('exit')
    print(exc_type)
    print(exc_val)
    print(exc_tb)
    self.f.close()
    return True
def __getattr__(self, item):
    return getattr(self.f,item)

with Context('file_read.txt','w') as f:
print(f)
f.write('testfile') #正常写入
f.xxxxx #抛出异常,exit处理捕获异常,并且释放文件句柄

结果:
<_io.TextIOWrapper name='file_read.txt' mode='w' encoding='utf-8'>
<class 'AttributeError'>
'_io.TextIOWrapper' object has no attribute 'wasdf'
<traceback object at 0x0000019C630D0488>

下面介绍另外一种实现上下文管理器的方式,上面我们通过类的方式去实现,下面我们通过方法加装饰器的方式实现,具体的原理上面说过了,这里就不说了,这种方法也许更加欢迎。

import contextlib

装饰器

@contextlib.contextmanager
def context(filepath,mode='r',encoding='utf-8'):

#这段相关于__enter__方法
print('这是__enter__')
f = open(filepath, mode=mode,encoding=encoding)

try:
    yield f
except Exception as e:  #捕获异常
    print(e)
finally:

    # 这段相关于__exit__方法
    print('这是__exit__')
    f.close()

    return True

下面用法相同

with context('file_read.txt','w') as f:
print(f)
f.write('testfile') #正常写入
f.xxxxx #抛出异常,exit处理捕获异常,并且释放文件句柄

最后我们说说Python的优点吧

1.使用with语句的目的就是把代码块放入with中执行,with结束后,自动完成清理工作,无须手动干预
2.在需要管理一些资源比如文件,数据库连接和锁的编程环境中,可以在exit中定制自动释放资源的机制
3.提高代码的可读性,简洁性等等

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