今日學習目標

• 了解上下文管理器的基本概念和作用
• 學習如何使用 with 語句
• 學習如何創建自定義上下文管理器
• 理解上下文管理器的實際應用場景

1. 上下文管理器簡介

上下文管理器是一種用于管理資源的機制，它可以在一段代碼執行前后自動執行一些操作。最常見的上下文管理器是文件操作和數據庫連接。

2. 使用 with 語句

基本用法

with 語句用于包裝代碼塊，確保在代碼塊執行前后自動執行預定義的操作。

with open('example.txt', 'w') as file:file.write('Hello, world!')

解釋

• open('example.txt', 'w')：打開文件 example.txt 進行寫操作。
• as file：將打開的文件對象賦值給變量 file。
• 在 with 語句塊中，執行 file.write('Hello, world!')。
• 代碼塊執行完畢后，文件自動關閉。

3. 自定義上下文管理器

使用類實現

自定義上下文管理器需要實現兩個方法：__enter__ 和 __exit__。

class MyContextManager:def __enter__(self):print("Entering the context")return selfdef __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):print("Exiting the context")with MyContextManager():print("Inside the context")

解釋

• __enter__(self)：進入上下文時執行的代碼。
• __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback)：退出上下文時執行的代碼，處理異常。

輸出

Entering the context
Inside the context
Exiting the context

4. 使用 contextlib 模塊

contextlib 提供了更簡單的方式來創建上下文管理器，尤其是基于生成器的上下文管理器。

使用 contextlib.contextmanager

from contextlib import contextmanager@contextmanager
def my_context_manager():print("Entering the context")yieldprint("Exiting the context")with my_context_manager():print("Inside the context")

解釋

• @contextmanager：裝飾器，用于將生成器函數轉換為上下文管理器。
• yield：分隔上下文管理器的進入和退出部分。

輸出

Entering the context
Inside the context
Exiting the context

5. 實際應用場景

文件操作

with open('example.txt', 'w') as file:file.write('Hello, world!')

數據庫連接

import sqlite3with sqlite3.connect('example.db') as conn:cursor = conn.cursor()cursor.execute('CREATE TABLE IF NOT EXISTS example (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT)')

鎖

from threading import Locklock = Lock()
with lock:# Critical section of codepass

自定義上下文管理器詳細示例

使用類實現

class ManagedFile:def __init__(self, filename):self.filename = filenamedef __enter__(self):self.file = open(self.filename, 'w')return self.filedef __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):if self.file:self.file.close()with ManagedFile('example.txt') as f:f.write('Hello, world!')

解釋

• __enter__ 方法打開文件并返回文件對象。
• __exit__ 方法關閉文件。

使用 contextlib 模塊詳細示例

from contextlib import contextmanager@contextmanager
def managed_file(filename):try:f = open(filename, 'w')yield ffinally:f.close()with managed_file('example.txt') as f:f.write('Hello, world!')

解釋

• @contextmanager 裝飾器將生成器函數 managed_file 轉換為上下文管理器。
• yield 分隔上下文管理器的進入和退出部分，確保文件在退出時關閉。

總結

1. 上下文管理器簡介：上下文管理器用于管理資源，確保資源在使用完畢后正確釋放。
2. 使用 with 語句：with 語句用于包裝代碼塊，確保在代碼塊執行前后自動執行預定義的操作。
3. 自定義上下文管理器：自定義上下文管理器需要實現 __enter__ 和 __exit__ 方法。
4. 使用 contextlib 模塊：contextlib 提供了基于生成器的上下文管理器，更加簡潔。
5. 實際應用場景：上下文管理器廣泛應用于文件操作、數據庫連接和鎖等場景。

通過理解和掌握上下文管理器的基本概念和用法，可以更好地管理資源，確保代碼的健壯性和可維護性。