如何正确理解关键字"with"与上下文管理器

   <p>如果你有阅读源码的习惯，可能会看到一些优秀的代码经常出现带有 “with” 关键字的语句，它通常用在什么场景呢？今天就来说说 with 和 上下文管理器。</p>    <p>对于系统资源如文件、数据库连接、socket 而言，应用程序打开这些资源并执行完业务逻辑之后，必须做的一件事就是要关闭（断开）该资源。</p>    <p>比如 Python 程序打开一个文件，往文件中写内容，写完之后，就要关闭该文件，否则会出现什么情况呢？极端情况下会出现 "Too many open files" 的错误，因为系统允许你打开的最大文件数量是有限的。</p>    <p>同样，对于数据库，如果连接数过多而没有及时关闭的话，就可能会出现 "Can not connect to MySQL server Too many connections"，因为数据库连接是一种非常昂贵的资源，不可能无限制的被创建。</p>    <p>来看看如何正确关闭一个文件。</p>    <h3>普通版：</h3>    <pre>  def m1():      f = open("output.txt", "w")      f.write("python之禅")      f.close()</pre>    <p>这样写有一个潜在的问题，如果在调用 write 的过程中，出现了异常进而导致后续代码无法继续执行，close 方法无法被正常调用，因此资源就会一直被该程序占用者释放。那么该如何改进代码呢？</p>    <h3>进阶版：</h3>    <pre>  def m2():      f = open("output.txt", "w")      try:          f.write("python之禅")      except IOError:          print("oops error")      finally:          f.close()</pre>    <p>改良版本的程序是对可能发生异常的代码处进行 try 捕获，使用 try/finally 语句，该语句表示如果在 try 代码块中程序出现了异常，后续代码就不再执行，而直接跳转到 except 代码块。而无论如何，finally 块的代码最终都会被执行。因此，只要把 close 放在 finally 代码中，文件就一定会关闭。</p>    <h3>高级版：</h3>    <pre>  def m3():      with open("output.txt", "r") as f:          f.write("Python之禅")</pre>    <p>一种更加简洁、优雅的方式就是用 with 关键字。open 方法的返回值赋值给变量 f，当离开 with 代码块的时候，系统会自动调用 f.close() 方法， with 的作用和使用 try/finally 语句是一样的。那么它的实现原理是什么？在讲 with 的原理前要涉及到另外一个概念，就是上下文管理器（Context Manager）。</p>    <h3>上下文管理器</h3>    <p>任何实现了 <em>__enter__()</em> 和 <em>__exit__()</em> 方法的对象都可称之为上下文管理器，上下文管理器对象可以使用 with 关键字。显然，文件（file）对象也实现了上下文管理器。</p>    <p>那么文件对象是如何实现这两个方法的呢？我们可以模拟实现一个自己的文件类，让该类实现 <em>__enter__()</em> 和 <em>__exit__()</em> 方法。</p>    <pre>  class File():        def __init__(self, filename, mode):          self.filename = filename          self.mode = mode        def __enter__(self):          print("entering")          self.f = open(self.filename, self.mode)          return self.f        def __exit__(self, *args):          print("will exit")          self.f.close()</pre>    <p><em>__enter__()</em> 方法返回资源对象，这里就是你将要打开的那个文件对象， <em>__exit__()</em> 方法处理一些清除工作。</p>    <p>因为 File 类实现了上下文管理器，现在就可以使用 with 语句了。</p>    <pre>  with File('out.txt', 'w') as f:      print("writing")      f.write('hello, python')</pre>    <p>这样，你就无需显示地调用 close 方法了，由系统自动去调用，哪怕中间遇到异常 close 方法也会被调用。</p>    <h3>contextlib</h3>    <p>Python 还提供了一个 contextmanager 的装饰器，更进一步简化了上下文管理器的实现方式。通过 yield 将函数分割成两部分，yield 之前的语句在 <em>__enter__</em> 方法中执行，yield 之后的语句在 <em>__exit__</em> 方法中执行。紧跟在 yield 后面的值是函数的返回值。</p>    <pre>  from contextlib import contextmanager    @contextmanager  def my_open(path, mode):      f = open(path, mode)      yield f      f.close()</pre>    <p>调用</p>    <pre>  with my_open('out.txt', 'w') as f:      f.write("hello , the simplest context manager")</pre>    <h3>总结</h3>    <p>Python 提供了 with 语法用于简化资源操作的后续清除操作，是 try/finally 的替代方法，实现原理建立在上下文管理器之上。此外，Python 还提供了一个 contextmanager 装饰器，更进一步简化上下管理器的实现方式。</p>    <p> </p>    <p> </p>    <p>来自：https://foofish.net/with-and-context-manager.html</p>    <p> </p>