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Python面试题：在 Python 中，如何实现上下文管理器（context manager）？

news 来源：原创 2024/9/21 19:05:15

在 Python 中，实现上下文管理器（context manager）有两种常见的方法：使用类和使用装饰器（contextlib 模块中的 contextmanager 装饰器）。上下文管理器用于管理资源，例如文件、网络连接等，确保在使用资源时，资源能够被正确地获取和释放。

使用类实现上下文管理器

要使用类实现上下文管理器，需要实现两个特殊方法：__enter__ 和 __exit__。

示例代码

class MyContextManager:def __enter__(self):# 获取资源的代码print("Entering the context")return selfdef __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):# 释放资源的代码print("Exiting the context")if exc_type:print(f"An exception occurred: {exc_value}")return True  # 如果要抑制异常传播，返回 True，否则返回 False 或省略# 使用上下文管理器
with MyContextManager() as manager:print("Inside the context")# 如果这里发生异常，__exit__ 也会被调用

使用 `contextlib` 模块中的 `contextmanager` 装饰器

使用 contextlib 模块中的 contextmanager 装饰器可以更简洁地实现上下文管理器。这种方法使用生成器来管理资源。

示例代码

from contextlib import contextmanager@contextmanager
def my_context_manager():try:# 获取资源的代码print("Entering the context")yieldfinally:# 释放资源的代码print("Exiting the context")# 使用上下文管理器
with my_context_manager():print("Inside the context")# 如果这里发生异常，finally 块也会被执行

示例解释

使用类实现上下文管理器：
- __enter__ 方法在进入 with 语句块时被调用。它负责获取资源，并且可以返回一个对象，该对象可以在 with 语句块中使用。
- __exit__ 方法在退出 with 语句块时被调用。它负责释放资源。如果 with 语句块中发生异常，异常信息会被传递给 __exit__ 方法。
使用 contextlib 模块中的 contextmanager 装饰器：
- 使用 @contextmanager 装饰器定义一个生成器函数。
- yield 语句之前的代码在进入上下文时执行，yield 语句之后的代码在退出上下文时执行（无论是否发生异常）。

完整示例

使用类实现文件上下文管理器

class FileManager:def __init__(self, filename, mode):self.filename = filenameself.mode = modedef __enter__(self):self.file = open(self.filename, self.mode)return self.filedef __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):self.file.close()# 使用文件上下文管理器
with FileManager('example.txt', 'w') as f:f.write('Hello, world!')

使用 `contextlib` 实现文件上下文管理器

from contextlib import contextmanager@contextmanager
def file_manager(filename, mode):f = open(filename, mode)try:yield ffinally:f.close()# 使用文件上下文管理器
with file_manager('example.txt', 'w') as f:f.write('Hello, world!')