深入理解Python中的上下文管理器
提示：前面的內容較為基礎，重點知識在後半段。
with 這個關鍵字，對於每一學習Python的人，都不會陌生。
操作文字物件的時候，幾乎所有的人都會讓我們要用 with open ，這就是一個上下文管理的例子。你一定已經相當熟悉了，我就不再廢話了。
with open('test.txt') as f:
print f.readlines()
複製程式碼
什麼是上下文管理器？
基本語法
with EXPR as VAR: BLOCK 複製程式碼
先理清幾個概念
1. 上下文表達式：with open('test.txt') as f:
2. 上下文管理器：open('test.txt')
3. f 不是上下文管理器，應該是資源物件。
複製程式碼
如何寫上下文管理器？
要自己實現這樣一個上下文管理，要先知道上下文管理協議。
簡單點說，就是在一個類裡，實現了 enter 和 exit 的方法，這個類的例項就是一個上下文管理器。
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例如這個示例：
class Resource():
def __enter__(self):
print('===connect to resource===')
return self
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
print('===close resource connection===')
def operate(self):
print('===in operation===')
with Resource() as res:
res.operate()
我們執行一下，通過日誌的列印順序。可以知道其執行過程。
===connect to resource=== ===in operation=== ===close resource connection===
從這個示例可以很明顯的看出，在編寫程式碼時，可以將資源的連線或者獲取放在 enter 中，而將資源的關閉寫在 exit 中。
為什麼要用上下文管理器？
學習時多問自己幾個為什麼，養成對一些細節的思考，有助於加深對知識點的理解。
為什麼要使用上下文管理器？
在我看來，這和 Python 崇尚的優雅風格有關。
- 可以以一種更加優雅的方式，操作（建立/獲取/釋放）資源，如檔案操作、資料庫連線；
- 可以以一種更加優雅的方式，處理異常；
第一種，我們上面已經以資源的連線為例講過了。
而第二種，會被大多數人所忽略。這裡會重點講一下。
大家都知道，處理異常，通常都是使用 try...execept.. 來捕獲處理的。這樣做一個不好的地方是，在程式碼的主邏輯裡，會有大量的異常處理代理，這會很大的影響我們的可讀性。
好一點的做法呢，可以使用 with 將異常的處理隱藏起來。
仍然是以上面的程式碼為例，我們將 1/0 這個 一定會丟擲異常的程式碼 寫在 operate 裡
class Resource():
def __enter__(self):
print('===connect to resource===')
return self
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
print('===close resource connection===')
return True
def operate(self):
1/0
with Resource() as res:
res.operate()
執行一下，驚奇地發現，居然不會報錯。
這就是上下文管理協議的一個強大之處，異常可以在 exit 進行捕獲並由你自己決定如何處理，是丟擲呢還是在這裡就解決了。在 exit 裡返回 True （沒有return 就預設為 return False），就相當於告訴 Python直譯器，這個異常我們已經捕獲了，不需要再往外拋了。
在 寫 exit 函式時，需要注意的事，它必須要有這三個引數：
- exc_type：異常型別
- exc_val：異常值
- exc_tb：異常的錯誤棧資訊
當主邏輯程式碼沒有報異常時，這三個引數將都為None。
理解並使用 contextlib
在上面的例子中，我們只是為了構建一個上下文管理器，卻寫了一個類。如果只是要實現一個簡單的功能，寫一個類未免有點過於繁雜。這時候，我們就想，如果只寫一個函式就可以實現上下文管理器就好了。
這個點Python早就想到了。它給我們提供了一個裝飾器，你只要按照它的程式碼協議來實現函式內容，就可以將這個函式物件變成一個上下文管理器。
我們按照 contextlib 的協議來自己實現一個開啟檔案（with open）的上下文管理器。
import contextlib
@contextlib.contextmanager
def open_func(file_name):
# __enter__方法
print('open file:', file_name, 'in __enter__')
file_handler = open(file_name, 'r')
# 【重點】：yield
yield file_handler
# __exit__方法
print('close file:', file_name, 'in __exit__')
file_handler.close()
return
with open_func('/Users/MING/mytest.txt') as file_in:
for line in file_in:
print(line)
在被裝飾函式裡，必須是一個生成器（帶有yield），而yield之前的程式碼，就相當於 enter 裡的內容。yield 之後的程式碼，就相當於 exit 裡的內容。
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上面這段程式碼只能實現上下文管理器的第一個目的（管理資源），並不能實現第二個目的（處理異常）。
如果要處理異常，可以改成下面這個樣子。
import contextlib
@contextlib.contextmanager
def open_func(file_name):
# __enter__方法
print('open file:', file_name, 'in __enter__')
file_handler = open(file_name, 'r')
try:
yield file_handler
except Exception as exc:
# deal with exception
print('the exception was thrown')
finally:
print('close file:', file_name, 'in __exit__')
file_handler.close()
return
with open_func('/Users/MING/mytest.txt') as file_in:
for line in file_in:
1/0
print(line)
</pre>
好像只要講到上下文管理器，大多數人都會談到開啟檔案這個經典的例子。
但是在實際開發中，可以使用到上下文管理器的例子也不少。我這邊舉個我自己的例子。
在OpenStack中，給一個虛擬機器建立快照時，需要先建立一個臨時資料夾，來存放這個本地快照映象，等到本地快照映象建立完成後，再將這個映象上傳到Glance。然後刪除這個臨時目錄。
這段程式碼的主邏輯是 建立快照 ，而 建立臨時目錄 ，屬於前置條件， 刪除臨時目錄 ，是收尾工作。
雖然程式碼量很少，邏輯也不復雜，但是“ 建立臨時目錄，使用完後再刪除臨時目錄 ”這個功能，在一個專案中很多地方都需要用到，如果可以將這段邏輯處理寫成一個工具函式作為一個上下文管理器，那程式碼的複用率也大大提高。
程式碼是這樣的
image
總結起來，使用上下文管理器有三個好處：
- 提高程式碼的複用率；
- 提高程式碼的優雅度；
- 提高程式碼的可讀性；