浅谈上下文

写 Python 也好久了，在编写代码时，通常会用到一个表达式，with .... as .....，其中用的最多的可能是打开文件的时候使用这个表达式，但是却没想过为什么要这样写，或者这样写有什么方便之处，今天就来复习一下。

一、上下文管理器

何为上下文，在自然语言中，给你一段话，如果没有在上文和下文的情况下，你无法判断这段话在讲什么，也看不懂；这在计算机里也是如此，当一个程序独立存在的时候，它不依赖任何外部的数据或变量，此时它就不存在上下文，但是当多个程序关联起来，互相引用各自的数据或变量时，那么每个程序都不能独自运行了，这个时候就需要一个上下文，来管理这些各自的外部数据和变量。

而在 Python 中，则有了一个上下文管理器的概念，是指实现了 __enter__() 方法和 __exit__()方法的对象；同时上下文管理器的存在也是为了管理 with 语句。

二、with 表达式的使用

在 with 表达式出现之前，对于资源的管理通常使用三段式的方式来实现，如下所示：

try:
    f = open('f')
except Exception as e:
    print(e)
finally:
    f.close()

当运行发生异常的时候，finally 块里的代码会确保资源被正常的关闭，以此来引发内存泄漏，或者是下面这种实现方式：

try:
    f = open('f')
except Exception as e:
    print(e)
else:
    f.close()

当资源被正确打开时，没发生异常的情况下，代码最终回到 else块，而资源会被正确的关闭。由此可见这样的代码是写的非常长的，同时对资源的管理，异常的捕捉又不是十分方便，这个时候 with 语句就派上用场了。

使用with 语句，可以优雅的实现资源的关闭，如下代码所示。

with open('some.txt') as f:
    print(f.read())
print(f.closed)

在with 语句中使用 open函数时，完全不必担心打开的文件会没关闭，因为离开with语句块之后，此时打印f.closed已经可以看到为True，为何 open 函数能在 with语句里面做到自动关闭文件的操作，因为它内部实现了 __enter__() 和 __exit__()方法。

三、实现自定义上下文管理器

实现自定义上下文的前提是，要在自定义类里面实现 __enter__() 方法和 __exit__() 方法。

• __enter__()：当with语句块运行后， 会在上下文管理器对象里执行__enter__() 方法，通常情况下，这个方法应该返回一个赋值给 as 后变量的对象，默认情况下为 None，同时这个是可选的，如果不需要返回，那么同时也不需要使用 as 语句。标准上来说应该返回self。
• __exit__()：当with 语句结束后，上下文管理器会调用__exit__()方法，效果等同于finally关键字。

class File:
    def __init__(self, mode, filename):
        self.filename = filename
        self.mode = mode
        self.file = None

    def __enter__(self):
        print("__enter__")
        self.file = open(self.filename, self.mode)
        return self.file

    def __exit__(self, exec_type, exec_val, exec_tb):
        print("__exit__")
        if self.file is not None:
            self.file.close()

        with File('some.txt', 'r') as f:
    data = f.read()
    print(data)

print(f.closed)

当程序进入 with 语句块之后，__exit__() 方法会帮我们处理好异常，但是 __exit__()语句需要接受 4 个参数，第一个是 self，其他三个参数分别是异常类型，异常属性，异常跟踪信息。

四、使用装饰器实现上下文管理器

如果只是为了创建一个上下文管理器而创建一个类的话，未免也太麻烦了，这个时候 contextlib 的 contextmanager 装饰器就起到了作用，使用这个装饰器可以轻松的在函数上实现上下文管理器，同时它采用的是生成器的实现方式； 以下是代码示范。

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def file(filename, mode):
    f = open(filename, mode)
    try:
        yield f
     finally:
		file.close()

with file('some.text', 'r') as f:
    data = f.read()
    print(data)

print(f.closed)

五、异步上下文装饰器

前面的都是基于同步的上下文管理器，contextlib 里还提供了异步的上下文管理器，使用 asynccontextmanager 实现，同样的，这个方法需要放在异步的方法上，才会起作用。

from contextlib import asynccontextmanager
import asyncio

@asynccontextmanager    
async def web_crawler(url):    
    data = await get_page(url)  
    yield data  
    await save_content(url)    

 async with web_crawler('https://www.baidu.com') as data:  
    print(data)

asyncio.run(web_crawler())