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Python中的上下文管理器
在Python中上下文管理器Context Manager是一种用于资源管理的技术它可以确保资源在使用后被正确释放例如文件、网络连接或锁。
上下文管理器Context Manager是指那些实现了__enter__和__exit__魔术方法的对象。这些方法允许Python在代码块执行前后自动执行特定的操作如打开文件、创建数据库连接、获取锁等。使用with语句是管理上下文的一种方式它可以自动处理资源的打开和关闭。
上下文管理器的作用
资源管理上下文管理器的主要作用是确保资源在使用后被正确地释放。资源可以是文件、网络连接、数据库连接、锁等。使用上下文管理器可以减少资源泄漏的风险并简化资源管理的代码。简化代码通过使用with语句上下文管理器可以自动处理资源的设置和清理工作而不需要开发者手动编写这些逻辑。这使得代码更加简洁、易读。异常处理上下文管理器可以在资源使用过程中处理异常。如果在使用资源时发生异常上下文管理器的__exit__方法可以捕获这些异常并进行适当的清理工作如关闭文件或释放锁即使在发生错误的情况下也能保证资源被正确释放。维护上下文状态上下文管理器可以用来设置和恢复某些上下文相关的状态例如更改和恢复全局变量的值或者设置和取消线程局部存储。
上下文管理器的一些具体应用场景
文件操作使用open函数打开文件时它会自动处理文件的打开和关闭即使在文件操作中出现异常也能确保文件被关闭。数据库连接使用数据库API时上下文管理器可以确保数据库连接在操作完成后被关闭。线程同步在多线程编程中使用锁Locks或其他同步原语时上下文管理器可以确保锁在临界区代码执行后被释放即使发生异常也是如此。网络连接管理网络连接时上下文管理器可以确保连接在完成请求后被关闭。
# 导入os模块以使用os.path.exists函数
import os# 定义文件路径
file_path example.txt# 检查文件是否存在如果不存在则创建并写入内容
if not os.path.exists(file_path):# 使用with语句和open函数以写入模式打开文件# with语句确保文件在操作完成后会被正确关闭with open(file_path, w) as file:# 写入一行文本到文件file.write(Hello, World!\n)# 在这里不需要手动关闭文件因为with语句会自动处理# 如果文件已存在则追加内容
else:# 使用with语句和open函数以追加模式打开文件with open(file_path, a) as file:# 追加一行文本到文件file.write(This is an appended line.\n)# 文件会在with语句块结束时自动关闭在这个例子中with语句被用来管理文件的打开和关闭。当with块结束时文件会自动关闭即使在写入过程中发生异常也是如此。这是上下文管理器的一个关键特性它使得资源管理更加安全和简洁。
open() 函数中实现上下文管理器
用于文件操作。
# 打开文件并写入内容
with open(example.txt, w) as file:file.write(Hello, World!)# 打开文件并读取内容
with open(example.txt, r) as file:content file.read()print(content)sqlite3.connect() 函数中实现上下文管理器
它可以自动创建和关闭数据库连接。
import sqlite3# 连接到SQLite数据库
with sqlite3.connect(example.db) as connection:cursor connection.cursor()cursor.execute(CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT))threading.Lock() 函数中实现上下文管理器
它可以自动获取和释放锁。
import threading# 创建一个锁对象
lock threading.Lock()# 使用锁确保线程安全
with lock:# 执行线程安全的操作print(Critical section)自定义上下文管理器类
time.sleep() 函数不是一个上下文管理器但它可以与with语句一起使用以确保在等待时间后自动执行后续代码。
在这个例子中sleep_context 类实现了上下文管理器协议允许你使用 with 语句来等待指定的时间。当 with 代码块结束时exit 方法会被调用执行 time.sleep(self.seconds)。
import timeclass sleep_context:def __init__(self, seconds):self.seconds secondsdef __enter__(self):# 在这里不需要做任何事情因为我们将等待放在 __exit__ 方法中passdef __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):# 等待指定的时间time.sleep(self.seconds)# 返回 False 来确保任何在代码块中引发的异常都会被正常处理return False# 使用自定义的上下文管理器来等待3秒
with sleep_context(3):# 等待后继续执行print(Sleep is over)附件
本文对应的jupyter notebook源码链接欢迎下载练习https://download.csdn.net/download/fx_yzjy101/89788897
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