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PyTips 0x0d - Python 上下文管理器

yuxue / 3610人閱讀

摘要：項目地址引入了語句與上下文管理器類型，其主要作用包括保存重置各種全局狀態(tài)，鎖住或解鎖資源，關(guān)閉打開的文件等。了解了語句的執(zhí)行過程，我們可以編寫自己的上下文管理器。生成器的寫法更簡潔，適合快速生成一個簡單的上下文管理器。

項目地址：https://git.io/pytips

Python 2.5 引入了 with 語句（PEP 343）與上下文管理器類型（Context Manager Types），其主要作用包括：

保存、重置各種全局狀態(tài)，鎖住或解鎖資源，關(guān)閉打開的文件等。With Statement Context Managers

一種最普遍的用法是對文件的操作：

with open("utf8.txt", "r") as f:
    print(f.read())
你好，世界！

上面的例子也可以用 try...finally... 實現(xiàn)，它們的效果是相同（或者說上下文管理器就是封裝、簡化了錯誤捕捉的過程）：

try:
    f = open("utf8.txt", "r")
    print(f.read())
finally:
    f.close()
你好，世界！

除了文件對象之外，我們也可以自己創(chuàng)建上下文管理器，與 0x01 中介紹的迭代器類似，只要定義了 __enter__() 和 __exit__() 方法就成為了上下文管理器類型。with 語句的執(zhí)行過程如下：

執(zhí)行 with 后的語句獲取上下文管理器，例如 open("utf8.txt", "r") 就是返回一個 file object；

加載 __exit__() 方法備用；

執(zhí)行 __enter__()，該方法的返回值將傳遞給 as 后的變量（如果有的話）；

執(zhí)行 with 語法塊的子句；

執(zhí)行 __exit__() 方法，如果 with 語法塊子句中出現(xiàn)異常，將會傳遞 type, value, traceback 給 __exit__()，否則將默認為 None；如果 __exit__() 方法返回 False，將會拋出異常給外層處理；如果返回 True，則忽略異常。

了解了 with 語句的執(zhí)行過程，我們可以編寫自己的上下文管理器。假設(shè)我們需要一個引用計數(shù)器，而出于某些特殊的原因需要多個計數(shù)器共享全局狀態(tài)并且可以相互影響，而且在計數(shù)器使用完畢之后需要恢復(fù)初始的全局狀態(tài)：

_G = {"counter": 99, "user": "admin"}

class Refs():
    def __init__(self, name = None):
        self.name = name
        self._G = _G
        self.init = self._G["counter"]
    def __enter__(self):
        return self
    def __exit__(self, *args):
        self._G["counter"] = self.init
        return False
    def acc(self, n = 1):
        self._G["counter"] += n
    def dec(self, n = 1):
        self._G["counter"] -= n
    def __str__(self):
        return "COUNTER #{name}: {counter}".format(**self._G, name=self.name)
        
with Refs("ref1") as ref1, Refs("ref2") as ref2: # Python 3.1 加入了多個并列上下文管理器
    for _ in range(3):
        ref1.dec()
        print(ref1)
        ref2.acc(2)
        print(ref2)
print(_G)
COUNTER #ref1: 98
COUNTER #ref2: 100
COUNTER #ref1: 99
COUNTER #ref2: 101
COUNTER #ref1: 100
COUNTER #ref2: 102
{"user": "admin", "counter": 99}

上面的例子很別扭但是可以很好地說明 with 語句的執(zhí)行順序，只是每次定義兩個方法看起來并不是很簡潔，一如既往地，Python 提供了 @contextlib.contextmanager + generator 的方式來簡化這一過程（正如 0x01 中 yield 簡化迭代器一樣）：

from contextlib import contextmanager as cm
_G = {"counter": 99, "user": "admin"}

@cm
def ref():
    counter = _G["counter"]
    yield _G
    _G["counter"] = counter

with ref() as r1, ref() as r2:
    for _ in range(3):
        r1["counter"] -= 1
        print("COUNTER #ref1: {}".format(_G["counter"]))
        r2["counter"] += 2
        print("COUNTER #ref2: {}".format(_G["counter"]))
print("*"*20)
print(_G)
COUNTER #ref1: 98
COUNTER #ref2: 100
COUNTER #ref1: 99
COUNTER #ref2: 101
COUNTER #ref1: 100
COUNTER #ref2: 102
********************
{"user": "admin", "counter": 99}

這里對生成器的要求是必須只能返回一個值（只有一次 yield），返回的值相當于 __enter__() 的返回值；而 yield 后的語句相當于 __exit__()。

生成器的寫法更簡潔，適合快速生成一個簡單的上下文管理器。

除了上面兩種方式，Python 3.2 中新增了 contextlib.ContextDecorator，可以允許我們自己在 class 層面定義新的”上下文管理修飾器“，有興趣可以到官方文檔查看。至少在我目前看來好像并沒有帶來更多方便（除了可以省掉一層縮進之外:(）。

上下文管理器的概念與修飾器有很多相似之處，但是要記住的是 with 語句的目的是為了更優(yōu)雅地收拾殘局而不是替代 try...finally...，畢竟在 The Zen of Python 中，

Explicit is better than implicit.

比

Simple is better than complex.

更重要:P。

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