with與「上下文管理器」

若是你有閱讀源碼的習慣，可能會看到一些優秀的代碼常常出現帶有 「with」 關鍵字的語句，它一般用在什麼場景呢？今

對於系統資源如文件、數據庫鏈接、socket 而言，應用程序打開這些資源並執行完業務邏輯以後，必須作的一件事就是要關閉（斷開）該資源。

好比 Python 程序打開一個文件，往文件中寫內容，寫完以後，就要關閉該文件，不然會出現什麼狀況呢？極端狀況下會出現 "Too many open files" 的錯誤，由於系統容許你打開的最大文件數量是有限的。

一樣，對於數據庫，若是鏈接數過多而沒有及時關閉的話，就可能會出現 "Can not connect to MySQL server Too many connections"，由於數據庫鏈接是一種很是昂貴的資源，不可能無限制的被建立。

來看看如何正確關閉一個文件。

普通版：

def m1(): f = open("output.txt", "w") f.write("python之禪") f.close() 

這樣寫有一個潛在的問題，若是在調用 write 的過程當中，出現了異常進而致使後續代碼沒法繼續執行，close 方法沒法被正常調用，所以資源就會一直被該程序佔用者釋放。那麼該如何改進代碼呢？

進階版：

def m2(): f = open("output.txt", "w") try: f.write("python之禪") except IOError: print("oops error") finally: f.close() 

改良版本的程序是對可能發生異常的代碼處進行 try 捕獲，使用 try/finally 語句，該語句表示若是在 try 代碼塊中程序出現了異常，後續代碼就再也不執行，而直接跳轉到 except 代碼塊。而不管如何，finally 塊的代碼最終都會被執行。所以，只要把 close 放在 finally 代碼中，文件就必定會關閉。

高級版：

def m3(): with open("output.txt", "r") as f: f.write("Python之禪") 

一種更加簡潔、優雅的方式就是用 with 關鍵字。open 方法的返回值賦值給變量 f，當離開 with 代碼塊的時候，系統會自動調用 f.close() 方法， with 的做用和使用 try/finally 語句是同樣的。那麼它的實現原理是什麼？在講 with 的原理前要涉及到另一個概念，就是上下文管理器（Context Manager）。

什麼是上下文(context)

上下文在不一樣的地方表示不一樣的含義，要感性理解。context其實說白了，和文章的上下文是一個意思，在通俗一點，我以爲叫環境更好。....

林沖大叫一聲「啊也！」....

問:這句話林沖的「啊也」表達了林沖怎樣的內心？

答:啊你媽個頭啊！

看，一篇文章，給你摘錄一段，沒前沒後，你讀不懂，由於有語境，就是語言環境存在，一段話說了什麼，要經過上下文(文章的上下文)來推斷。

app點擊一個按鈕進入一個新的界面，也要保存你是在哪一個屏幕跳過來的等等信息，以便你點擊返回的時候能正確跳回，若是不存確定就沒法正確跳回了。

看這些都是上下文的典型例子，理解成環境就能夠，(並且上下文雖然叫上下文，可是程序裏面通常都只有上文而已，只是叫的好聽叫上下文。。進程中斷在操做系統中是有上有下的，不過不這個高深的問題就不要深究了。。。)

上下文管理器

任何實現了 __enter__() 和 __exit__() 方法的對象均可稱之爲上下文管理器，上下文管理器對象可使用 with 關鍵字。顯然，文件（file）對象也實現了上下文管理器。

那麼文件對象是如何實現這兩個方法的呢？咱們能夠模擬實現一個本身的文件類，讓該類實現 __enter__() 和 __exit__() 方法。

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() 

__enter__() 方法返回資源對象，這裏就是你將要打開的那個文件對象，__exit__() 方法處理一些清除工做。

由於 File 類實現了上下文管理器，如今就可使用 with 語句了。

with File('out.txt', 'w') as f: print("writing") f.write('hello, python') 

這樣，你就無需顯示地調用 close 方法了，由系統自動去調用，哪怕中間遇到異常 close 方法也會被調用。

實現上下文管理器的另外方式

Python 還提供了一個 contextmanager 的裝飾器，更進一步簡化了上下文管理器的實現方式。經過 yield 將函數分割成兩部分，yield 以前的語句在 __enter__ 方法中執行，yield 以後的語句在 __exit__ 方法中執行。緊跟在 yield 後面的值是函數的返回值。

from contextlib import contextmanager @contextmanager def my_open(path, mode): f = open(path, mode) yield f f.close() 

調用

with my_open('out.txt', 'w') as f:
    f.write("hello , the simplest context manager")

總結

Python 提供了 with 語法用於簡化資源操做的後續清除操做，是 try/finally 的替代方法，實現原理創建在上下文管理器之上。此外，Python 還提供了一個 contextmanager 裝飾器，更進一步簡化上下管理器的實現方式。