简单认识下with和上下文管理器

with

对于系统资源如文件、数据库连接、socket，应用程序打开这些资源并执行完业务逻辑之后，必须关闭（断开）该资源。系统允许打开的最大文件数量是有限的，如果我们打开文件后没有及时关闭，极端情况下会出现：Too many open files 错误。对于数据库来说，如果没有关闭的连接数量过多，也会出现：Can not connect to MySQL server Too many connections 错误。

我们最开始最基础使用的是以下方式来关闭资源

def m1():f = open("output.txt", "w")f.write("python之禅")f.close()print("查看文件是否已关闭：",f.closed)m1()# 结果
# 查看文件是否已关闭： True

在能够确保程序稳定安全运行的情况下，这样运行没有问题。一旦代码量增多，可能会忘记使用close去关闭文件，而且最大的问题是，如果程序运行在中间代码如f.write(“python之禅”)时出错，那后面就不再运行f.close()，文件也就无法正常关闭。针对第二个问题，我们采用了try…exception…finally…的方式：

def m1():try:f = open("output.txt", "w")f.write("hello world!")print("查看文件是否已关闭：", f.closed)except Exception as e:print(e)finally:f.close()print("查看文件是否已关闭：",f.closed)m1()# 结果
# 查看文件是否已关闭： False
# 查看文件是否已关闭： True

我们都知道，不管程序在运行try语句中出现了什么问题，都会运行finally中的语句。现在虽然解决了第二个问题，那有没有什么办法能够解决第一个问题呢？这个时候就要提及with了，我们先看看下面一段代码：

def m1():with open("output.txt", "w") as f:f.write("python之禅")print("查看文件是否已关闭：",f.closed)m1()# 结果
# 查看文件是否已关闭： True

上面的代码中，我们只是使用了一个with，并没有看到使用了close()，代码运行完之后，文件就关闭了。实际上它并不是没有运行到close()，而是在with内部语句运行完之后，自动调用了文件类中的__exit__()魔法方法，在这个方法中实现了f.close()，整块代码运行过程如下：

1、运行m1()，调用m1变量指向的代码块

2、运行with open(“output.txt”, “w”) as f，使用关键字with，开启上下文管理，f = open(“output.txt”, “w”)，即自动调用文件类中的__enter__()魔法方法，得到self.f

3、运行f.write(“python之禅”)

4、跳出with前，自动运行__exit__()魔法函数，实现self.f.close()关闭文件

5、打印出文件关闭状态

看完上面的流程，想必对with和两个魔法方法、上下文管理器还是一头雾水。那我们就再了解下什么是上下文管理器，with、enter()、exit()和上下文的关系。

上下文管理器

所谓上下文管理器，就是实现了__enter__()和__exit__()两个魔法方法的对象，上下文管理器可以使用with关键字。在遇到with关键字的时候，会自动去调用运行需要处理的对象中的__enter__()魔法方法，在运行完with中的语句时，会自动去调用运行处理完的对象的中的__exit__()魔法方法，前后呼应。

上面的例子中，文件之所以能够使用with，并在使用后自动关闭文件，就是因为文件对象实现了__enter__()魔法方法和__exit__()魔法方法。下面我们来证实下：

class MyFile:def __init__(self, filename, mode):self.filename =filenameself.mode = modedef __enter__(self):print("entering.......")self.f = open(self.filename, self.mode)return self.fdef __exit__(self, *args):self.f.close()print("exit......")with MyFile("output.txt", "w") as f:print("writing")f.write("hello, world!")# 结果
# entering.......
# writing
# exit......

contextManager

除了通过__enter__()和__exit__()方法实现上下文管理器，还有一种更加简便的方式，就是装饰器+yield

from contextlib import contextmanager@contextmanager
def my_test(filename, mode):f = open(filename, mode)yield ff.close()with my_test("output.txt", "w") as f:f.write("hello, dear!")

当执行f = my_test(“output.txt”, “w”)时，会执行mytest()中的 f = open(filename, mode)语句，遇到yield时，返回f并停止运行。当运行完with中的代码时，猜测是调用了next()方法继续运行mytest上次中断后的代码，即f.close()