Python上下文管理器

上下文管理器(context manager)是Python2.5開(kāi)始支持的一種語(yǔ)法，用于規(guī)定某個(gè)對(duì)象的使用范圍。一旦進(jìn)入或者離開(kāi)該使用范圍，會(huì)有特殊操作被調(diào)用 (比如為對(duì)象分配或者釋放內(nèi)存)。它的語(yǔ)法形式是with...as...

關(guān)閉文件
我們會(huì)進(jìn)行這樣的操作：打開(kāi)文件，讀寫，關(guān)閉文件。程序員經(jīng)常會(huì)忘記關(guān)閉文件。上下文管理器可以在不需要文件的時(shí)候，自動(dòng)關(guān)閉文件。
下面我們看一下兩段程序：
# without context manager
f = open("new.txt", "w")
print(f.closed)               # whether the file is open
f.write("Hello World!")
f.close()
print(f.closed)
以及：

# with context manager
with open("new.txt", "w") as f:
    print(f.closed)
    f.write("Hello World!")
print(f.closed)
兩段程序?qū)嶋H上執(zhí)行的是相同的操作。我們的第二段程序就使用了上下文管理器 (with...as...)。上下文管理器有隸屬于它的程序塊。當(dāng)隸屬的程序塊執(zhí)行結(jié)束的時(shí)候(也就是不再縮進(jìn))，上下文管理器自動(dòng)關(guān)閉了文件 (我們通過(guò)f.closed來(lái)查詢文件是否關(guān)閉)。我們相當(dāng)于使用縮進(jìn)規(guī)定了文件對(duì)象f的使用范圍。
上面的上下文管理器基于f對(duì)象的__exit__()特殊方法(還記得我們?nèi)绾卫锰厥夥椒▉?lái)實(shí)現(xiàn)各種語(yǔ)法？參看特殊方法與多范式)。當(dāng)我們使用上下文管理器的語(yǔ)法時(shí)，我們實(shí)際上要求Python在進(jìn)入程序塊之前調(diào)用對(duì)象的__enter__()方法，在結(jié)束程序塊的時(shí)候調(diào)用__exit__()方法。對(duì)于文件對(duì)象f來(lái)說(shuō)，它定義了__enter__()和__exit__()方法(可以通過(guò)dir(f)看到)。在f的__exit__()方法中，有self.close()語(yǔ)句。所以在使用上下文管理器時(shí)，我們就不用明文關(guān)閉f文件了。
自定義
任何定義了__enter__()和__exit__()方法的對(duì)象都可以用于上下文管理器。文件對(duì)象f是內(nèi)置對(duì)象，所以f自動(dòng)帶有這兩個(gè)特殊方法，不需要自定義。
下面，我們自定義用于上下文管理器的對(duì)象，就是下面的myvow：
# customized object

class VOW(object):
    def __init__(self, text):
        self.text = text
    def __enter__(self):
        self.text = "I say: " + self.text    # add prefix
        return self                          # note: return an object
    def __exit__(self,exc_type,exc_value,traceback):
        self.text = self.text + "!"          # add suffix

with VOW("I'm fine") as myvow:
    print(myvow.text)

print(myvow.text)
我們的運(yùn)行結(jié)果如下:
I say: I'm fine
I say: I'm fine!
我們可以看到，在進(jìn)入上下文和離開(kāi)上下文時(shí)，對(duì)象的text屬性發(fā)生了改變(最初的text屬性是"I'm fine")。
__enter__()返回一個(gè)對(duì)象。上下文管理器會(huì)使用這一對(duì)象作為as所指的變量，也就是myvow。在__enter__()中，我們?yōu)閙yvow.text增加了前綴 ("I say: ")。在__exit__()中，我們?yōu)閙yvow.text增加了后綴("!")。
注意: __exit__()中有四個(gè)參數(shù)。當(dāng)程序塊中出現(xiàn)異常(exception)，__exit__()的參數(shù)中exc_type, exc_value, traceback用于描述異常。我們可以根據(jù)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。如果正常運(yùn)行結(jié)束，這三個(gè)參數(shù)都是None。在我們的程序中，我們并沒(méi)有用到這一特性。數(shù)據(jù)分析師培訓(xùn)
總結(jié)：
通過(guò)上下文管理器，我們控制對(duì)象在程序不同區(qū)間的特性。上下文管理器(with EXPR as VAR)大致相當(dāng)于如下流程:
# with EXPR as VAR:

VAR = EXPR
VAR = VAR.__enter__()
try:
    BLOCK
finally:
    VAR.__exit__()
由于上下文管理器帶來(lái)的便利，它是一個(gè)值得使用的工具。