谈一谈Python的上下文管理器

经常在Python代码中看到with语句，仔细分析下，会发现这个with语句功能好强，可以自动关闭资源。这个在Python中叫上下文管理器Context Manager。那我们要怎么用它，什么时候用它呢。这里我们就来聊一聊。

上下文管理器的作用

很多情况，当我们使用完一个资源后，我们需要手动的关闭掉它，比如操作文件，建立数据库连接等。但是，在使用资源的过程中，如果遇到异常，很可能错误被直接抛出，导致来不及关闭资源。所以在大部分程序语言里，我们使用”try-finally”语句来确保资源会关闭。比如下面的Python写文件代码：

 

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try:     f = open('test.txt', 'a+')     f.write('Foo\n') finally:     f.close()

这样做固然没有问题，但是当”try-finally”中间的逻辑复杂，而且还带有各种嵌套的话，代码就很不容易维护。Python的with语句，可以说功能同上面的”try-finally”几乎一样，但代码看上去简洁的多，我们来实现同样的功能：

 

1 2	with open('test.txt', 'a+') as f:     f.write('Foo\n')

with语句后面跟着open()方法，如果它有返回值的话，可以使用as语句将其赋值给f。在with语句块退出时，”f.close()”方法会自动被调用，即使”f.write()”出现异常，也能确保close()方法被调用。

自定义类来使用上下文管理器

上例中”open()”方法是Python自带的，那我们怎么定义自己的类型来使用with语句呢。其实只要你的类定义了”__enter__()”和”__exit__()”方法，就可以使用Python的上下文管理器了。”__enter__()”方法会在with语句进入时被调用，其返回值会赋给as关键字后的变量；而”__exit__()”方法会在with语句块退出后自动被调用。

我们来实现个跟上节一样的文件写入功能：

 

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class OpenFileDemo(object):     def __init__(self, filename):         self.filename = filename       def __enter__(self):         self.f = open(self.filename, 'a+')         return self.f       def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):         self.f.close()   with OpenFileDemo('test.txt') as f:     f.write('Foo\n')

异常处理

肯定有朋友注意到上面的”__exit__()”带了三个参数，是的，他们是用来异常处理的。大部分情况下，我们希望with语句中遇到的异常最后被抛出，但也有时候，我们想处理这些异常。”__exit__()”方法中的三个参数exc_type, exc_val, exc_tb分别代表异常类型，异常值，和异常的Traceback。当你处理完异常后，你可以让”__exit__()”方法返回True，此时该异常就会不会再被抛出。比如我们将上例中的”__exit__()”方法改一下：

 

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def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):         self.f.close()         if exc_type != SyntaxError:             return True         return False   # Only raise exception when SyntaxError

现在，如果遇到SyntaxError的话，异常会被正常抛出，而其他异常的话都会被忽略。

contextlib模块

Python中还有一个contextlib模块提供一些简便的上下文管理器功能。

CLOSING()方法

如果说with语句块在退出时会自动调用”__exit__()”方法的话，那用了”contextlib.closing()”的with语句块则在退出时会自动调用”close()”方法。看一下示例：

 

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import contextlib   class Resource(object):     def open(self):         print 'Open Resource'       def close(self):         print 'Close Resource'   with contextlib.closing(Resource()) as r:     r.open()

程序运行后，会打印出

Open Resource
Close Resource

说明Resource类创建的对象被赋给了as关键字后面的变量r，而with语句块退出时，自动调用了”r.close()”方法。

CONTEXTMANAGER装饰器

“@contextlib.contextmanager”是一个装饰器，由它修饰的方法会有两部分构成，中间由yield关键字分开。由此方法创建的上下文管理器，在代码块执行前会先执行yield上面的语句；在代码块执行后会再执行yield下面的语句。看个例子比较容易明白：

 

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import contextlib import time   @contextlib.contextmanager def timeit():     start = time.time()     yield     end = time.time()     usedTime = (end - start) * 1000     print 'Use time %d ms' % usedTime   with timeit():     time.sleep(1)

这个”timeit()”方法实现了一个计时器，它会计算由他生成的with语句块执行时间。可以看出，yield上面的语句就如同之间介绍过的”__enter__()”方法，而yield下面的语句就如同”__exit__()”方法。而yield部分就是with语句块中的代码。如果yield后面带参数的话，我们就可以用as关键字赋值给后面的变量，比如上例：

 

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@contextlib.contextmanager def timeit():     start = time.time()     yield start     #...   with timeit() as starttime:     print starttime     #...

需要注意的是，”@contextlib.contextmanager”不像之前介绍的”__exit__()”方法，遇到异常也会执行。也就是with语句块抛出异常的话，yield后面的代码将不会被执行。所以，必要时你需要对yield语句使用”try-finally”。