詳細講解python中的關鍵字「with」與上下文管理器

這篇文章主要介紹了關於python中關鍵字"with"和上下文管理器的相關資料，文中介紹的非常詳細，相信對大家學習或使用python具有一定的參考價值，需要的朋友們下面來一起看看吧。

前言

如果你有閱讀原始碼的習慣，可能會看到一些優秀的程式碼經常出現有「with」關鍵字的語句，它通常用在什麼場景？今天就來談談 with 和 上下文管理器。

對於系統資源如檔案、資料庫連線、socket 而言，應用程式開啟這些資源並執行完業務邏輯之後，必須做的一件事就是要關閉（已中斷）該資源。

例如 Python 程式開啟一個文件，往文件中寫內容，寫完之後，就要關閉該文件，否則會出現什麼情況呢？極端情況下會出現 "Too many open files" 的錯誤，因為系統允許你開啟的最大檔案數量是有限的。

同樣，對於資料庫，如果連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"，因為資料庫連接是一種非常昂貴的資源，不可能無限制的被創建。

來看看如何正確關閉一個檔案。

普通版：

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

這樣寫有一個潛在的問題，如果在呼叫write 的過程中，出現了異常進而導致後續程式碼無法繼續執行，close 方法無法被正常調用，因此資源就會一直被該程式佔用者釋放。那麼該如何改進程式碼呢？

進階版：

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

改良版本的程式是對可能發生例外的程式碼處進行try 捕獲，使用try/finally 語句，該語句表示如果在try 程式碼區塊中程式出現了異常，後續程式碼就不再執行，而直接跳到except 程式碼區塊。而無論如何，finally 區塊的程式碼最終都會被執行。因此，只要把 close 放在 finally 程式碼中，檔案就一定會關閉。

進階版：

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

一種更簡潔、優雅的方式就是用 with 關鍵字。 open 方法的回傳值賦值給變數 f，當離開 with 程式碼區塊的時候，系統會自動呼叫 f.close() 方法， with 的作用和使用 try/finally 語句是一樣的。那麼它的實作原理是什麼呢？

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）。

上下文管理器

任何實作了__enter__() 和__exit__() 方法的物件都可稱為上下文管理器，上下文管理器物件可以使用with 關鍵字。顯然，檔案（file）物件也實作了上下文管理器。

那麼文件物件是如何實現這兩個方法的呢？我們可以模擬實作一個自己的檔案類，讓該類別實作 __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，這裡就是你將要開啟的那個文件對象， __exit__() 方法處理一些清除工作。

因為 File 類別實作了上下文管理器，現在就可以使用 with 語句了。

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

這樣，你就不需要顯示地調用 close 方法了，由系統自動去調用，即使中間遇到異常 close 方法也會被調用。

contextlib

Python 也提供了一個 contextmanager 的裝飾器，更進一步簡化了上下文管理器的實作方式。透過 yield 將函數分割成兩部分，yield 之前的語句在 __enter__ 方法中執行，yield 之後的語句在 __exit__ 方法中執行。緊接在 yield 後面的值是函數的回傳值。

from contextlib import contextmanager

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

呼叫

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

總結

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以上是詳細講解python中的關鍵字「with」與上下文管理器的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！