python内置模块之上下文管理contextlib

Python的标准库中有一个被称为“上下文管理器”的概念，可以使代码更加简洁和易读。上下文管理器是一个对象，提供了一个@contextmanager装饰器，用于管理进入和退出代码块时的资源。

contextlib是Python内置的一个模块，通过和with语句配合使用，可以轻松管理资源，例如文件、网络连接、Lock等，并能够自动关闭和释放资源。

下面是如何使用contextlib进行上下文管理的完整攻略：

什么是上下文管理器（Context Manager）？

上下文管理器是支持Python上下文管理协议的对象。在Python中，with语句通常用于处理由资源管理器分配和释放的资源。例如，打开一个文件、获取一个锁、初始化一些资源等等。上下文管理器在with语句中使用时，会随同with语句一起执行，并且保证当with语句执行完毕后资源能够被正确释放。

在Python中，无论是文件对象还是socket连接等资源，都可以被视为上下文管理器。而且，任何自己定义的对象，只需要实现了__enter__()和__exit__()方法，也可以变成一个上下文管理器。

一个简单的上下文管理器示例：

class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("Entering the context")
        return self

    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("Exiting the context")

with MyContextManager() as c:
    print("Inside the context")

输出：

Entering the context
Inside the context
Exiting the context

上面的代码中，我们定义了一个自己的上下文管理器MyContextManager，它有两个方法__enter__()和__exit__()，分别在进入和离开with语句块的时候执行。此外，我们使用了with语句来创建上下文，并在块内打印了一条消息。

contextlib模块中的常用函数

Python内置的contextlib模块提供了一些有用的函数，可以使上下文管理器的使用更加简单，下面是contextlib模块中最常用的几个函数：

1. @contextmanager

@contextmanager是一个装饰器函数，可以将一个简单的生成器函数变成一个上下文管理器。使用这个装饰器的函数必须满足以下两个条件：

• 它是一个生成器函数
• 生成器函数应该使用yield语句来分割上下文管理器的进入和退出部分。

下面是一个使用@contextmanager来定义上下文管理器的示例：

import contextlib

@contextlib.contextmanager
def my_context_manager():
    print("Entering the context")
    try:
        yield
    finally:
        print("Exiting the context")

with my_context_manager():
    print("Inside the context")

输出：

Entering the context
Inside the context
Exiting the context

这个例子中，我们使用了@contextmanager装饰器，它把一个生成器函数变成一个上下文管理器。这个函数中，我们使用yield语句来分割进入和退出上下文管理器的过程，try/finally块用于清理资源。使用这个装饰器之后，我们就可以把这个函数当做上下文管理器来使用。

2. closing()

closing()函数可以将一个没有实现上下文管理器接口的对象转换成上下文管理器，以便在with语句中使用它。最常见的用途是在打开网络套接字和文件类型的对象时，以确保资源被释放。

使用closing()函数的示例：

import contextlib
import urllib.request

with contextlib.closing(urllib.request.urlopen('https://www.python.org')) as page:
    print(page.read(300))

3. redirect_stdout() 和 redirect_stderr()

这两个函数可以重定向标准输出和标准错误流到指定的输出流当中。这在进行调试和记录程序输出的时候特别有用。

使用redirect_stdout()函数的示例：

import contextlib

with open('output.txt', 'w') as f:
    with contextlib.redirect_stdout(f):
        print('Hello, world!')

输出：

没有输出到屏幕，但是output.txt文件中包含了文本“Hello, world!”。

4. suppress()

有时候我们会需要忽略一些特定的异常，比如说忽略文件不存在的异常。suppress()函数可以被用于忽略一些指定的异常。当with语句结束的时候，所有指定的异常都将被消除。

使用suppress()函数的示例：

import contextlib

with contextlib.suppress(FileNotFoundError):
    with open('file.txt') as f:
        print(f.read())

如果file.txt不存在，代码不会抛出异常，而是正常结束执行。如果文件存在，它会输出文件的内容。

总结

contextlib模块提供了一个简单的方式来定义和使用上下文管理器。使用这个模块中的函数可以使资源管理变得更简单，并且可以极大地减少代码中的重复和错误。不同的上下文管理器的具体实现方式可能各不相同，可以根据具体情况来选择最合适的方式。