談一談Python的上下文管理器 – 思誠之道
經常在Python代碼中看到with語句，仔細分析下，會發現這個with語句功能好強，可以自動關閉資源。這個在Python中叫上下文管理器Context Manager。那我們要怎么用它，什么時候用它呢。這里我們就來聊一聊。
上下文管理器的作用
很多情況，當我們使用完一個資源后，我們需要手動的關閉掉它，比如操作文件，建立數據庫連接等。但是，在使用資源的過程中，如果遇到異常，很可能錯誤被直接拋出，導致來不及關閉資源。所以在大部分程序語言里，我們使用”try-finally”語句來確保資源會關閉。比如下面的Python寫文件代碼：
try:
f = open('test.txt', 'a+')
f.write('Foo\n')
finally:
f.close()
這樣做固然沒有問題，但是當”try-finally”中間的邏輯復雜，而且還帶有各種嵌套的話，代碼就很不容易維護。Python的with語句，可以說功能同上面的”try-finally”幾乎一樣，但代碼看上去簡潔的多，我們來實現同樣的功能：
with open('test.txt', 'a+') as f:
f.write('Foo\n')
with語句后面跟著open()方法，如果它有返回值的話，可以使用as語句將其賦值給f。在with語句塊退出時，”f.close()”方法會自動被調用，即使”f.write()”出現異常，也能確保close()方法被調用。
自定義類來使用上下文管理器
上例中”open()”方法是Python自帶的，那我們怎么定義自己的類型來使用with語句呢。其實只要你的類定義了”__enter__()”和”__exit__()”方法，就可以使用Python的上下文管理器了。”__enter__()”方法會在with語句進入時被調用，其返回值會賦給as關鍵字后的變量；而”__exit__()”方法會在with語句塊退出后自動被調用。
我們來實現個跟上節一樣的文件寫入功能：
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')
異常處理
肯定有朋友注意到上面的”__exit__()”帶了三個參數，是的，他們是用來異常處理的。大部分情況下，我們希望with語句中遇到的異常最后被拋出，但也有時候，我們想處理這些異常。”__exit__()”方法中的三個參數exc_type, exc_val, exc_tb分別代表異常類型，異常值，和異常的Traceback。當你處理完異常后，你可以讓”__exit__()”方法返回True，此時該異常就會不會再被拋出。比如我們將上例中的”__exit__()”方法改一下：
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
現在，如果遇到SyntaxError的話，異常會被正常拋出，而其他異常的話都會被忽略。
contextlib模塊
Python中還有一個contextlib模塊提供一些簡便的上下文管理器功能。
closing()方法
如果說with語句塊在退出時會自動調用”__exit__()”方法的話，那用了”contextlib.closing()”的with語句塊則在退出時會自動調用”close()”方法。看一下示例：
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()
程序運行后，會打印出
OpenResource
CloseResource
說明Resource類創建的對象被賦給了as關鍵字后面的變量r，而with語句塊退出時，自動調用了”r.close()”方法。
contextmanager裝飾器
“@contextlib.contextmanager”是一個裝飾器，由它修飾的方法會有兩部分構成，中間由yield關鍵字分開。由此方法創建的上下文管理器，在代碼塊執行前會先執行yield上面的語句；在代碼塊執行后會再執行yield下面的語句。看個例子比較容易明白：
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)
這個”timeit()”方法實現了一個計時器，它會計算由他生成的with語句塊執行時間。可以看出，yield上面的語句就如同之間介紹過的”__enter__()”方法，而yield下面的語句就如同”__exit__()”方法。而yield部分就是with語句塊中的代碼。如果yield后面帶參數的話，我們就可以用as關鍵字賦值給后面的變量，比如上例：
@contextlib.contextmanager
def timeit():
start = time.time()
yield start
#...
with timeit() as starttime:
print starttime
#...
需要注意的是，”@contextlib.contextmanager”不像之前介紹的”__exit__()”方法，遇到異常也會執行。也就是with語句塊拋出異常的話，yield后面的代碼將不會被執行。所以，必要時你需要對yield語句使用”try-finally”。
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