Python上下文管理器

上下文管理器(context manager)是Python2.5開始支持的一種語法，用于規定某個對象的使用范圍。一旦進入或者離開該使用范圍，會有特殊操作被調用 (比如為對象分配或者釋放內存)。它的語法形式是with...as...

關閉文件
我們會進行這樣的操作：打開文件，讀寫，關閉文件。程序員經常會忘記關閉文件。上下文管理器可以在不需要文件的時候，自動關閉文件。
下面我們看一下兩段程序：
# without context manager
f = open("new.txt", "w")
print(f.closed)               # whether the file is open
f.write("Hello World!")
f.close()
print(f.closed)
以及：

# with context manager
with open("new.txt", "w") as f:
    print(f.closed)
    f.write("Hello World!")
print(f.closed)
兩段程序實際上執行的是相同的操作。我們的第二段程序就使用了上下文管理器 (with...as...)。上下文管理器有隸屬于它的程序塊。當隸屬的程序塊執行結束的時候(也就是不再縮進)，上下文管理器自動關閉了文件 (我們通過f.closed來查詢文件是否關閉)。我們相當于使用縮進規定了文件對象f的使用范圍。
上面的上下文管理器基于f對象的__exit__()特殊方法(還記得我們如何利用特殊方法來實現各種語法？參看特殊方法與多范式)。當我們使用上下文管理器的語法時，我們實際上要求Python在進入程序塊之前調用對象的__enter__()方法，在結束程序塊的時候調用__exit__()方法。對于文件對象f來說，它定義了__enter__()和__exit__()方法(可以通過dir(f)看到)。在f的__exit__()方法中，有self.close()語句。所以在使用上下文管理器時，我們就不用明文關閉f文件了。
自定義
任何定義了__enter__()和__exit__()方法的對象都可以用于上下文管理器。文件對象f是內置對象，所以f自動帶有這兩個特殊方法，不需要自定義。
下面，我們自定義用于上下文管理器的對象，就是下面的myvow：
# customized object

class VOW(object):
    def __init__(self, text):
        self.text = text
    def __enter__(self):
        self.text = "I say: " + self.text    # add prefix
        return self                          # note: return an object
    def __exit__(self,exc_type,exc_value,traceback):
        self.text = self.text + "!"          # add suffix

with VOW("I'm fine") as myvow:
    print(myvow.text)

print(myvow.text)
我們的運行結果如下:
I say: I'm fine
I say: I'm fine!
我們可以看到，在進入上下文和離開上下文時，對象的text屬性發生了改變(最初的text屬性是"I'm fine")。
__enter__()返回一個對象。上下文管理器會使用這一對象作為as所指的變量，也就是myvow。在__enter__()中，我們為myvow.text增加了前綴 ("I say: ")。在__exit__()中，我們為myvow.text增加了后綴("!")。
注意: __exit__()中有四個參數。當程序塊中出現異常(exception)，__exit__()的參數中exc_type, exc_value, traceback用于描述異常。我們可以根據這三個參數進行相應的處理。如果正常運行結束，這三個參數都是None。在我們的程序中，我們并沒有用到這一特性。數據分析師培訓
總結：
通過上下文管理器，我們控制對象在程序不同區間的特性。上下文管理器(with EXPR as VAR)大致相當于如下流程:
# with EXPR as VAR:

VAR = EXPR
VAR = VAR.__enter__()
try:
    BLOCK
finally:
    VAR.__exit__()
由于上下文管理器帶來的便利，它是一個值得使用的工具。