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__和
__exit__两个方法。
__enter__负责在进入
with语句块时执行一些操作，通常是资源的获取；
__exit__则在退出
with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块中发生异常这里，
__enter__打开文件，并返回文件对象，
__exit__负责关闭文件。即使在
with语句块中出现异常，
__exit__也会被执行，确保文件被关闭。注意，
__exit__方法接收三个参数：
exc_type,
exc_val,
exc_tb，分别表示异常类型、异常值和 traceback 对象。如果
with语句块中没有发生异常，这三个参数都为
None。
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如何处理上下文管理器中的异常？
__exit__方法的返回值决定了是否要抑制异常。如果
__exit__返回
True，则表示异常已被处理，程序会继续执行
with语句块之后的代码。如果返回
False（或者不返回任何值，默认返回
None，等同于
False），则异常会被重新抛出，需要在
with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，会执行这行这个例子中，如果在打开文件时发生异常，
__enter__会返回
None，并在
__exit__中打印异常信息，然后返回
True，抑制异常。程序会继续执行
with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如何使用contextlib
模块简化上下文管理器的实现？
contextlib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)')在这个例子中，
file_manager函数使用
yield语句将文件对象返回给
with语句块。在
with语句块执行完毕后，
finally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")在这个例子中，
DatabaseConnection的上下文管理器嵌套在
FileManager的上下文管理器中。首先打开文件，然后在文件中建立数据库连接，最后依次关闭连接和文件。
总结一下，上下文管理器是Python中一种强大的资源管理工具，可以帮助你编写更清晰、更健壮的代码。无论是手动实现
__enter__和
__exit__方法，还是使用
contextlib模块，都能让你更好地控制资源的生命周期，避免资源泄露。
