python如何实现一个上下文管理器_python with语句上下文管理器的实现方法-Python教程-PHP中文网

python如何实现一个上下文管理器_python with语句上下文管理器的实现方法

裘德小鎮的故事

发布： 2025-09-13 21:45:01

原创

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上下文管理器通过__enter__和__exit__方法确保资源正确获取与释放，如文件操作中自动关闭文件；使用with语句可优雅管理资源，即使发生异常也能保证清理逻辑执行；通过contextlib.contextmanager装饰器可用生成器函数简化实现；支持数据库连接、线程锁等场景，并能嵌套管理多个资源，提升代码健壮性与可读性。

python如何实现一个上下文管理器_python with语句上下文管理器的实现方法

Python的上下文管理器，说白了，就是让你更优雅地处理资源，比如文件、网络连接，确保用完后能自动关闭，防止资源泄露。

with

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语句就是它的最佳拍档。

实现上下文管理器的核心在于定义一个类，这个类需要实现

__enter__

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和

__exit__

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两个方法。

__enter__

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负责在进入

with

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语句块时执行一些操作，通常是资源的获取；

__exit__

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则在退出

with

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语句块时执行，负责资源的释放或者清理。

解决方案

以下是一个简单的文件操作上下文管理器的例子：

class FileManager:
    def __init__(self, filename, mode):
        self.filename = filename
        self.mode = mode
        self.file = None  # 初始化文件对象

    def __enter__(self):
        self.file = open(self.filename, self.mode)
        return self.file

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        if self.file:
            self.file.close()

# 使用方法
with FileManager('example.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!')

# 文件会自动关闭，即使在with块中发生异常

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这里，

__enter__

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打开文件，并返回文件对象，

__exit__

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负责关闭文件。即使在

with

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语句块中出现异常，

__exit__

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也会被执行，确保文件被关闭。注意，

__exit__

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方法接收三个参数：

exc_type

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exc_val

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exc_tb

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，分别表示异常类型、异常值和 traceback 对象。如果

with

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语句块中没有发生异常，这三个参数都为

None

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。

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如何处理上下文管理器中的异常？

__exit__

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方法的返回值决定了是否要抑制异常。如果

__exit__

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True

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，则表示异常已被处理，程序会继续执行

with

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语句块之后的代码。如果返回

False

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（或者不返回任何值，默认返回

None

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，等同于

False

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），则异常会被重新抛出，需要在

with

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语句块之外进行处理。

class SafeFileManager:
    def __init__(self, filename, mode):
        self.filename = filename
        self.mode = mode
        self.file = None

    def __enter__(self):
        try:
            self.file = open(self.filename, self.mode)
            return self.file
        except Exception as e:
            print(f"Error opening file: {e}")
            return None # 或者抛出异常，取决于你的需求

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        if self.file:
            self.file.close()
        if exc_type:
            print(f"Exception occurred: {exc_type}, {exc_val}")
            return True  # 抑制异常，程序继续执行
        return False  # 重新抛出异常

with SafeFileManager('nonexistent_file.txt', 'r') as f:
    if f:
        print(f.read())
    else:
        print("File could not be opened.")

print("继续执行...") # 如果__exit__返回True，会执行这行

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这个例子中，如果在打开文件时发生异常，

__enter__

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会返回

None

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，并在

__exit__

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中打印异常信息，然后返回

True

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，抑制异常。程序会继续执行

with

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语句块后面的代码。

除了文件操作，上下文管理器还能用在哪些场景？

除了文件操作，上下文管理器在很多其他场景也很有用：

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数据库连接: 确保连接在使用完毕后关闭。
线程锁: 自动获取和释放锁。
网络连接: 确保连接关闭。
临时环境变量设置: 在特定代码块中设置环境变量，退出时恢复。
性能分析: 记录代码块的执行时间。

比如，用上下文管理器来管理线程锁：

import threading

lock = threading.Lock()

class ThreadLockManager:
    def __enter__(self):
        lock.acquire()
        return lock

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        lock.release()

with ThreadLockManager():
    # 在这个代码块中，lock已经被获取，可以安全地访问共享资源
    # ...
    pass

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如何使用

contextlib

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模块简化上下文管理器的实现？

contextlib

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模块提供了一些工具，可以简化上下文管理器的实现。其中，

contextlib.contextmanager

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装饰器可以将一个生成器函数转换为上下文管理器。

import contextlib

@contextlib.contextmanager
def file_manager(filename, mode):
    try:
        f = open(filename, mode)
        yield f
    finally:
        f.close()

with file_manager('example.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world! (using contextlib)')

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在这个例子中，

file_manager

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函数使用

yield

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语句将文件对象返回给

with

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语句块。在

with

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语句块执行完毕后，

finally

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块中的代码会被执行，确保文件被关闭。这种方式更加简洁，避免了编写单独的类。

如何在上下文管理器中处理嵌套的资源？

有时候，我们需要在上下文管理器中管理嵌套的资源，比如先打开一个文件，然后在该文件中创建一个数据库连接。在这种情况下，可以嵌套使用上下文管理器。

class DatabaseConnection:
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.connection = None

    def __enter__(self):
        # 模拟数据库连接
        print(f"Connecting to database in {self.filename}")
        self.connection = f"Connection to {self.filename}"
        return self.connection

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print(f"Closing connection to database in {self.filename}")
        self.connection = None

with FileManager('database.txt', 'w') as f:
    f.write("Database content\n")
    with DatabaseConnection('database.txt') as conn:
        print(f"Using connection: {conn}")
        f.write("More database content\n")

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在这个例子中，