Python 语法精炼10

上下文管理器

在 Python 中，上下文管理器是一种对象，它定义了程序在进入和退出某个运行环境时的行为。

简单说：

“上下文管理器可以在一段代码执行前后自动执行特定操作。”

最常见的例子：

with open('data.txt', 'r') as f:
    content = f.read()

这段代码的行为是：

1. 进入上下文：调用 open() → 创建文件对象。
2. 执行代码块：with 缩进内的语句。
3. 退出上下文：自动调用 f.close()，即使中途发生异常也会关闭文件。

工作原理

语法结构

with 表达式 [as 变量]:
    代码块

工作流程

1. 执行 表达式，获取一个上下文管理器对象。

2. 调用该对象的 __enter__() 方法。

   • 如果有 as 变量，将 __enter__() 的返回值赋给 变量。

3. 执行 with 代码块中的语句。

4. 当代码块执行完毕（无论是否发生异常）：

   • 调用对象的 __exit__(exc_type, exc_value, traceback)。
   • __exit__ 决定是否“吞掉”异常（返回 True 表示忽略异常，False 表示继续抛出）。

常见示例

传统写法：

f = open('data.txt', 'r')
try:
    content = f.read()
finally:
    f.close()

with 写法：

with open('data.txt', 'r') as f:
    content = f.read()

✅ 优点：

• 自动关闭文件。
• 即使读取中发生异常，也能安全释放资源。
• 更简洁、更安全。

核心机制

一个对象要能用于 with，必须实现这两个方法：

方法	调用时机	作用
__enter__(self)	进入 with 块前调用	返回要绑定的对象
__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)	离开 with 块时调用	清理操作

示例：

class MyContext:
    def __enter__(self):
        print("进入上下文")
        return "Hello"
    
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("退出上下文")
        if exc_type:
            print(f"捕获异常: {exc_value}")
        print("清理完成")
        # 返回 True 表示吞掉异常
        return True

with MyContext() as msg:
    print("执行中:", msg)
    raise ValueError("测试异常")

输出：

进入上下文
执行中: Hello
捕获异常: 测试异常
清理完成

注意：异常被吞掉了，没有抛出

多个上下文并列写法，Python 3.1+ 加入此方法

with open('a.txt') as fa, open('b.txt') as fb:
    data = fa.read() + fb.read()

与嵌套写法等价：

with open('a.txt') as fa:
    with open('b.txt') as fb:
        data = fa.read() + fb.read()

应用场景

场景	示例	自动管理内容
文件读写	with open(...) as f:	文件句柄关闭
线程锁	with lock:	加锁 / 解锁
数据库事务	with connection:	提交或回滚
网络连接	with socket:	关闭连接
临时修改状态	with decimal.localcontext():	精度恢复
压缩包 / tarfile	with zipfile.ZipFile() as z:	文件关闭

contextlib 模块

装饰器 @contextmanager

如果你不想定义类、实现 __enter__/__exit__，
Python 提供了 contextlib.contextmanager 装饰器，可以让你用函数快速创建上下文管理器。

示例：

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def managed_resource():
    print("获取资源")
    yield "资源对象"
    print("释放资源")

with managed_resource() as r:
    print("使用资源:", r)

输出：

获取资源
使用资源: 资源对象
释放资源

✅ 注意：

• yield 之前的代码相当于 __enter__；
• yield 之后的代码相当于 __exit__；
• 如果 with 内部发生异常，会在 yield 处重新抛出，可在 try...finally 中清理。

装饰器 @contextmanager 处理异常

@contextmanager
def managed():
    print("进入")
    try:
        yield
    except Exception as e:
        print("捕获异常：", e)
    finally:
        print("退出")

with managed():
    print("执行中")
    raise ValueError("出错")

输出：

进入
执行中
捕获异常： 出错
退出

contextlib 常用辅助工具

工具	说明	示例
contextmanager	函数快速创建上下文	上例
closing()	确保对象有 .close() 方法时自动关闭	with closing(urlopen(url)) as page:
suppress()	忽略特定异常	with suppress(FileNotFoundError): os.remove('tmp.txt')
ExitStack	动态管理多个上下文	动态打开多个文件

示例：suppress

from contextlib import suppress
import os

with suppress(FileNotFoundError):
    os.remove('nonexistent.txt')
# 不会抛出异常

示例：ExitStack

当需要动态创建多个上下文（数量在运行时才确定）：

from contextlib import ExitStack

files = ['a.txt', 'b.txt', 'c.txt']
with ExitStack() as stack:
    handles = [stack.enter_context(open(fname, 'w')) for fname in files]
    for h in handles:
        h.write("Hello\n")
# 所有文件都会自动关闭

最佳实践

1. 实现 __enter__ / __exit__，或者使用 @contextmanager。
2. 始终在 __exit__ / finally 中释放资源。
3. 若资源必须关闭，最好配合异常处理，避免资源泄漏。
4. 返回值尽量简单，常为自身或资源对象。
5. 如果要吞掉异常，请确保你真的希望忽略它（一般返回 False）。

思维导图

with 上下文管理器
│
├── 文件管理
│    └── open('file')
│
├── 并发控制
│    └── threading.Lock()
│
├── 数据库连接
│    └── with connection:
│
├── 自定义
│    ├── __enter__ / __exit__
│    └── @contextmanager + yield
│
├── contextlib 工具
│    ├── closing()
│    ├── suppress()
│    ├── ExitStack()
│    └── redirect_stdout()
│
└── 优点
     ├── 自动清理资源
     ├── 异常安全
     └── 语法简洁，可读性强