這篇“Python上下文管理器是什么及怎么使用”文章的知識點大部分人都不太理解，所以小編給大家總結了以下內容，內容詳細，步驟清晰，具有一定的借鑒價值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“Python上下文管理器是什么及怎么使用”文章吧。

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1.何為上下文管理器

上下文管理器是一個對象，它定義了在執(zhí)行with語句時要建立的運行時上下文。上下文管理器是為代碼塊所執(zhí)行的上下文環(huán)境自動處理進入和退出所需的運行時。上下文管理器通常使用with語句調用，但也可以通過直接調用它們的方法來使用。

上下文管理器的典型用途包括保存和恢復各種全局狀態(tài)，鎖定和解鎖資源，關閉打開的文件，等等。

1.With語句

with語句用于上下文管理器定義的方法包裝塊的執(zhí)行。這允許封裝常見的try…except…finally使用模式以方便重用。與傳統(tǒng)的try…except…finally塊相比，with語句提供了更短且可重用的代碼。

在Python標準庫中，許多類都支持with語句。一個非常常見的例子是內置的open()函數(shù)，它提供了使用with語句處理文件對象的模式。

下面是with語句的一般語法:

with expression as target:
# 使用target
# 來處理事情

我們看一個使用open()函數(shù)的例子。在當前項目的files文件夾中有一個文本文件。文件名為color_names.txt，其中包含一些顏色名稱（可自行提供一些文本內容）。我們希望通過使用open()函數(shù)和with語句打開并打印該文件中的內容。代碼示例如下：

import os
fileDirPath = os.getcwd()+os.sep+"ctxManager"+os.sep #自定義文件路徑
# 指定文件路徑和名稱
path = fileDirPath+'files/color_names.txt'

# with 語句
with open(path, mode='r') as file:
# 讀取文件內容
print(file.read())

運行程序輸出結果如下

red
orange
yellow
green
blue
white
black

在上面清單中，所看到是with語句的一個常見用例。我們使用open()函數(shù)打開給定的路徑（path）上的文件，且open()函數(shù)以只讀模式返回文件對象。然后代碼中使用這個文件對象讀取并通過代碼:print(file.read())將其內容打印輸出。

上面示例是上下文管理器的一個典型用法。為了更好地理解和應用上下文管理器，我們還得繼續(xù)往下看。

3. 上下文管理器協(xié)議

上下文管理器協(xié)議（Context Manager Protocol），說白了就是上下文管理器的處理機制，或說預定的規(guī)約標準。這部分內容也可查看這里：Python核心協(xié)議。為了閱讀的獨立性，這里也再說一說。

Python的with語句支持由上下文管理器定義的運行時上下文的概念。這是通過一對方法實現(xiàn)的，它們允許用戶定義的類定義運行時上下文，該上下文在語句體執(zhí)行之前進入，并在語句結束時退出。

前所提到的這些方法稱為上下文管理器協(xié)議。來具體看一下這兩個方法:

1）__enter__(self)

該方法由with語句調用，以進入與當前對象相關的運行時上下文。with語句將此方法的返回值綁定到語句的as子句中指定的目標(如果有的話)。

上例中返回的上下文管理器的是文件對象。在背后，文件對象從__enter__()返回其本身，以允許open()被用作with語句中的上下文表達式。

2）__exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):

當執(zhí)行離開with代碼塊時調用此方法。它退出與此對象相關的運行時上下文。參數(shù)描述了導致退出上下文的異常信息。如果沒有異常而退出上下文，那么所有三個參數(shù)都將為None。

如果提供了異常，并且希望該方法抑制該異常(即，阻止它被傳播)，那么它應該返回一個True值。否則，異常將在退出此方法時正常處理。__exit__()方法返回一個布爾值，可以是True或False。

使用上下文管理器協(xié)議中的方法執(zhí)行with語句的過程如下:

with EXPRESSION as TARGET:
SUITE

• 計算上下文表達式（EXPRESSION）以獲得上下文管理器。

• 加載上下文管理器的__enter__()以供隨后使用。

• 加載上下文管理器的__exit__()以供隨后使用。

• 調用上下文管理器的__enter__()方法。

• 如果在with語句中包含了一個TARGET，則會將__enter__()的返回值賦給它。

• 執(zhí)行套件(with語句作用域中的代碼塊)。

• 調用上下文管理器的__exit__()方法。如果異常導致套件退出，則其類型、值和回溯將作為參數(shù)傳遞給__exit__()。否則，將提供三個None參數(shù)。

如果套件因異常以外的任何原因退出，則會忽略__exit__()的返回值，并在所執(zhí)行退出類型的正常位置繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)代碼（若有）。

4. 類形式上下文管理器

現(xiàn)在我們了解了上下文管理器協(xié)議背后的基本思想，讓我們在一個類中實現(xiàn)它。這個類將是我們的上下文管理器，并稍后在with語句中使用它。

定義的上下文管理器類參考示例清單如下：

# 自定義上下文管理器類
class CustomContextManager:
# 初始化方法init -> 定義一些變量
def __init__(self, path, mode):
self.path = path
self.mode = mode
self.file = None

# __enter__ method -> open the file
def __enter__(self):
self.file = open(self.path, self.mode)
return self.file

# exit method to close the file

def __exit__(self, exc_type, exc_value,exc_traceback):
self.file.close()

我們的CustomContextManager類實現(xiàn)了成為上下文管理器的必要方法:__enter__和__exit__。

在__init__方法中，它定義了三個實例變量來存儲路徑、模式和文件對象。

在__enter__方法中，它使用內置的open()函數(shù)打開指定路徑中的文件。由于open()函數(shù)返回file對象，我們將其賦值給self.file屬性。

在__exit__方法中，我們將文件關閉:self.file.close()。

__exit__方法接受三個參數(shù)，它們是上下文管理器協(xié)議所需要的。

現(xiàn)在我們可以在with語句中使用自定義上下文管理器。

使用自定義的類上下文管理器的示例（和我們前面的示例雷同）:

# 應用示例
import os
fileDirPath = os.getcwd()+os.sep+"ctxManager"+os.sep
# 在with語句中使用自定義上下文管理器
file_path = fileDirPath + 'files/color_names.txt'

with CustomContextManager(path=file_path, mode='r') as file:
#輸出文件file內容
print(file.read())

運行輸出結果這里不再贅述。簡單解釋一下代碼。

上面清單中，在with語句中使用CustomContexManager類，通過它來讀取文件內容并打印出來。下面是這個自定義上下文管理器幕后的故事:

1）在with行，調用類CustomContextManager的方_enter__法

2） __enter__方法打開文件并返回它。

3）我們將打開的文件簡單地命名為file。

4）在with語句塊中，讀取文件內容并將其打印出來。

5）with語句自動調用__exit__方法。

6）__exit__方法關閉文件。

我們再來定義另一個上下文管理器類。這次我們想打印指定文件夾中的文件列表。

參考實現(xiàn)的代碼清單如下：

class ContentList:
'''Prints the content of a directory'''

def __init__(self, directory):
self.directory = directory

def __enter__(self):
return os.listdir(self.directory)

def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
if exc_type is not None:
print("Error getting directory list.")
return True

# 輸出項目目錄下的內容
project_directory = '.'
with ContentList(project_directory) as directory_list:
print(directory_list)

在代碼清單中，我們定義了一個新的上下文管理器。這個類的名字是ContentList。為什么它是一個上下文管理器?因為它實現(xiàn)了上下文管理器協(xié)議(__enter__和__exit__方法)。

我們將目錄路徑作為類構造函數(shù)__init__方法中的參數(shù)。

在__enter__方法中，只需調用os模塊中的listdir()方法，就可以獲得該目錄中的內容列表:os.listdir(self.directory)。然后返回這個列表。請注意，在這個上下文管理器中我們的__enter__方法返回一個列表。

在__exit__方法中，我們檢查是否存在任何錯誤。如果我們的上下文管理器中有錯誤，exc_type、exc_val、exc_tb參數(shù)值將不會為None。因此，我們檢查exc_type是否為None以打印錯誤文本。

在with語句中使用該上下文管理器。由于它返回一個列表對象，我們只需將返回值賦值給directory_list變量。在with語句的主體中，我們打印這個列表。運行程序后在輸出中，可以看到項目目錄中的內容列表。記住,"."表示當前目錄，在我們的例子中是項目根目錄（由于項目環(huán)境不同，輸出內容可能也不一樣）。

6. 函數(shù)形式上下文管理器

前文中,我們學習了如何使用類語法定義上下文管理器。但是有點繁瑣和冗長。因為需要明確地實現(xiàn)__enter__和exit__方法,還需要處理可能的異常。所以希望Python中能有在創(chuàng)建上下文管理器更好的方法:基于函數(shù)的上下文管理器。

其實函數(shù)上下文管理器是使用生成器和contextlib.contextmanager裝飾器的特殊函數(shù)。 contextlib.contextmanager裝飾器負責實現(xiàn)上下文管理器協(xié)議。

下面就來定義一個函數(shù)型上下文管理器。

from contextlib import contextmanager

# 定義上下文管理器函數(shù)
@contextmanager
def function_based_context_manager():
print("進入上下文: __enter__")
yield "這是個基于上下文管理器的函數(shù)"
print("離開上下文: __exit__")

# with語句中使用上下文管理器函數(shù)
with function_based_context_manager() as yield_text:
print(yield_text)

運行程序輸出結果類似如下：

進入上下文: __enter__
這是個基于上下文管理器的函數(shù)
離開上下文: __exit__

在上面代碼中，我們定義了一個作為上下文管理器的自定義函數(shù)。contextmanager裝飾器將常規(guī)函數(shù)轉換為全堆棧上下文管理器（自動實現(xiàn)上下文管理器的協(xié)議）。如果你為函數(shù)提供了@contextmanager裝飾器，就不需要擔心實現(xiàn)__enter__和__exit__函數(shù)。

代碼中的yield語句在基于類的上下文管理器中的__enter__方法中充當返回語句。由于我們使用了yield語句，故此，這個基于函數(shù)的上下文管理器也是生成器函數(shù)。

再來定義一個新的上下文管理器。這一次，它將以寫的模式打開一個文件并添加一些文本。示例如下:

代碼清單

在清單中，我們定義了一個基于函數(shù)的上下文管理器。在try塊中，它嘗試打開指定路徑中的文件，并指定了文件的默認編碼集。如果它成功地打開它，那么它將生成(返回)file_object。在finally塊中，我們檢查是否有一個file_object要關閉。如果file_object不是None，則關閉file_object。

在with語句中，我們用文件名funBasedContextManagers.txt調用上下文管理器。上下文管理器以寫模式打開該文件并返回文件對象，我們將其簡單命名為file。接著在這個文件中寫入一些文本。記住，如果這樣的文件不存在，'w'模式將創(chuàng)建一個空文件。

運行上面程序，若文件不存在，則生成相應名稱的文件并保持寫入的內容。若文件存在，則這種寫入文件是每次情況源文件再寫入內容的，這一點操作請注意。

像這種處理“收尾”工作的，使用上下文管理器特別方便，尤其涉及到數(shù)據(jù)庫操作方面，比如可以自己包裝一個來完成自動的關閉連接等。

以上就是關于“Python上下文管理器是什么及怎么使用”這篇文章的內容，相信大家都有了一定的了解，希望小編分享的內容對大家有幫助，若想了解更多相關的知識內容，請關注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

網(wǎng)站名稱：Python上下文管理器是什么及怎么使用
標題鏈接：http://www.chinadenli.net/article6/gpcjig.html

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