2025年Python进阶之-上下文管理器

✨前言：

🌟什么是上下文管理器？

在Python中，上下文管理器是支持with语句的对象，用于为代码块提供设置及清理代码。上下文管理器广泛应用于资源管理场景，例如文件操作、网络连接、数据库会话等，其目的是确保如文件或网络会话等资源的正确获取和释放，即使在发生异常时也能保证这点。

🌟上下文管理器组成

一个上下文管理器必须实现以下两个魔法方法：
enter(self): 进入with语块时执行的方法。__enter__方法的返回值会被with语句的as子句绑定。
exit(self, exc_type, exc_value, traceback): 退出with语块时执行的方法。如果with代码块正常执行完毕，exc_type、exc_value和traceback将为None；如果抛出了异常，这三个参数则用于传递异常信息。

🌟标准库中的上下文管理器

Python的标准库中有许多内置的上下文管理器，最常用的是文件操作。例如：

with open('example.txt', 'r') as f:
    content = f.read()
    print(content)
# 文件会在这里被自动关闭，即使读取文件中出现异常也是如此。

🌟自定义上下文管理器

要创建自定义上下文管理器，你可以定义一个类并实现__enter__和__exit__方法。

下面是一个简单的示例，实现了一个会在进入和退出代码块时打印文本的上下文管理器：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
""" # @Time : 2024/5/6 # @Author : Summer # @File : test # @describe: """


class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("Entering the context!")
        return self

    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("Exiting the context!")
        return False  # 如果返回True，则异常不会被重新抛出；否则会被抛出。


with MyContextManager() as manager:
    print("Inside the with statement!")

输出：

Entering the context!
Inside the with statement!
Exiting the context!

🌟使用contextlib模块

Python还提供了一个名为contextlib的模块，它允许你使用装饰器或生成器来定义上下文管理器，而不是显式地创建一个类。

使用装饰器contextlib.contextmanager可以通过一个生成器函数来创建简单的上下文管理器：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
""" # @Time : 2024/5/6 # @Author : Summer # @File : test # @describe: """


from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def my_context():
    print("Entering the context!")
    try:
        yield
    finally:
        print("Exiting the context!")

with my_context():
    print("Inside the with statement!")

这会产生与之前自定义类相同的输出。在yield之前的语句相当于__enter__方法，在yield之后相当于__exit__方法。

🌟上下文管理器堆叠

在需要管理多个资源的情况下，可以堆叠多个上下文管理器：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
""" # @Time : 2024/5/6 # @Author : Summer # @File : test # @describe: """

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def open_file(file_name, method):
    file = open(file_name, method)
    yield file
    file.close()

with open_file('file1.txt', 'w') as f1, open_file('file2.txt', 'w') as f2:
    f1.write('Hello, file1!')
    f2.write('Hello, file2!')

🌟上下文管理器处理异常

在上下文管理器中处理异常是通过__exit__方法完成的。这个方法有四个参数：self、exc_type、exc_val和traceback。如果with代码块在执行过程中没有发生异常，exc_type、exc_val和traceback三个参数的值都将是None。如果发生了异常，这三个参数则分别代表异常类型、异常值和追踪信息。

exc_type : 异常类型
exc_val : 异常值
exc_tb : 异常回溯追踪

你可以在__exit__方法内部决定如何处理这些异常。如果你想让这个异常被抛出到外层代码，你可以返回False；如果你处理了异常并不想让它被抛出，你可以返回True，这样异常就不会传播出去。
下面是一个简单的例子，演示如何在上下文管理器中捕获和处理异常：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
""" # @Time : 2024/5/6 # @Author : Summer # @File : test # @describe: """


class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("Entering the context")
        return self

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, traceback):
        if exc_type is not None:
            print(f"Exception occurred: {
     exc_val}")
            return True  # 处理了异常，阻止异常被抛出
        print("Exiting the context normally")
        return False  # 未处理异常，允许其传播


with MyContextManager():
    print("Inside the with block")
    raise ValueError("Something went wrong!")

print("Outside the with block")  # 由于异常被处理，这行代码会正常执行

输出：

Entering the context
Inside the with block
Exception occurred: Something went wrong!
Outside the with block

🌟上下文管理器的作用：

资源管理：上下文管理器可确保如文件、网络连接和数据库会话等资源被及时且正确地关闭或释放。这对避免资源泄露非常重要。

异常处理：它可以在代码块执行后集中处理在执行过程中可能发生的异常，有助于代码的清晰性并减少重复的错误处理代码。

代码清洁：使用上下文管理器可以减少资源管理相关的样板代码量，使代码更加简洁、可读。

设置和清理：上下文管理器非常适合执行需要临时设置和随后清理操作的场景（例如，更改当前目录、更新某些全局设置等）。
总的来说，上下文管理器提供了一种结构化管理资源和处理异常的优雅方式，是Python中编写健壮、清晰和可维护代码的关键工具之一。