python上下文管理器

Python中的上下文管理器（Context Manager） 是一种用于自动管理资源（如文件、网络连接、锁等）的机制，确保资源在使用后被正确释放，避免资源泄漏或忘记关闭的问题。核心是通过 with 语句实现。

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核心概念

1. 协议方法：

   • __enter__()：进入上下文时调用，返回资源对象（如打开的文件）。
   • __exit__()：退出上下文时调用，处理资源清理（如关闭文件），并处理异常。

2. 工作流程：

   with 上下文管理器 as 资源对象:
       代码块
   

   等价于：

   资源对象 = 上下文管理器.__enter__()
   try:
       代码块
   finally:
       上下文管理器.__exit__(异常类型, 异常值, 异常栈)
   

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使用场景

1. 文件操作（避免忘记关闭）：

   with open("test.txt", "r") as f:  # 自动调用 f.__enter__()
       data = f.read()
   # 退出时自动调用 f.__exit__() 关闭文件
   

2. 线程锁（确保锁被释放）：

   import threading
   lock = threading.Lock()
   with lock:  # 自动获取和释放锁
       # 临界区代码
   

3. 数据库连接（自动关闭连接）：

   with psycopg2.connect(DATABASE_URL) as conn:
       cursor = conn.cursor()
       cursor.execute("SELECT * FROM users")
   

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自定义上下文管理器

方法1：类实现协议

class FileManager:
    def __init__(self, filename, mode):
        self.filename = filename
        self.mode = mode

    def __enter__(self):
        self.file = open(self.filename, self.mode)
        return self.file  # 返回资源对象

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        self.file.close()  # 清理资源
        if exc_type:  # 可选：处理异常
            print(f"Error: {exc_val}")
        return False  # 若返回True，则抑制异常

# 使用
with FileManager("log.txt", "w") as f:
    f.write("Hello Context Manager!")

方法2：contextlib 装饰器（更简洁）

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def file_manager(filename, mode):
    try:
        f = open(filename, mode)
        yield f  # 返回资源对象
    finally:
        f.close()  # 确保关闭

# 使用
with file_manager("data.txt", "r") as f:
    print(f.read())

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关键优势

1. 资源安全：自动清理资源（如文件、锁、连接）。
2. 代码简洁：避免冗余的 try-finally 代码。
3. 异常处理：在 __exit__() 中统一处理异常。

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面试笔记

• 核心：__enter__ + __exit__ 协议。
• 场景：文件、锁、网络连接、数据库等需释放的资源。
• 工具：内置类型（如 open()）或 contextlib 快速实现。
• 对比：比手动 try-finally 更简洁安全。