任何一门编程语言中，文件的输入输出、数据库的连接断开等，都是很常见的资源管理操作。但资源都是有限的，在写程序时，必须保证这些资源在使用过后得到释放，不然就容易造成资源泄露，轻者使得系统处理缓慢，严重时会使系统崩溃。
例如，前面在介绍文件操作时，一直强调打开的文件最后一定要关闭，否则会程序的运行造成意想不到的隐患。但是，即便使用 close() 做好了关闭文件的操作，如果在打开文件或文件操作过程中抛出了异常，还是无法及时关闭文件。
为了更好地避免此类问题，不同的编程语言都引入了不同的机制。在Python中，对应的解决方式是使用 with as 语句操作上下文管理器（context manager），它能够帮助我们自动分配并且释放资源。
什么是上下文管理器，Python with as底层原理详解
- 简单的理解，同时包含
__enter__()和__exit__()方法的对象就是上下文管理器。也就是说，上下文管理器必须实现如下两个方法：
__enter__(self)：进入上下文管理器自动调用的方法，该方法会在 with as 代码块执行之前执行。如果 with 语句有 as子句，那么该方法的返回值会被赋值给 as 子句后的变量；该方法可以返回多个值，因此在 as 子句后面也可以指定多个变量（多个变量必须由“()”括起来组成元组）。 -
__exit__（self, exc_type, exc_value, exc_traceback）：退出上下文管理器自动调用的方法。该方法会在 with as 代码块执行之后执行。如果 with as 代码块成功执行结束，程序自动调用该方法，调用该方法的三个参数都为 None：如果 with as 代码块因为异常而中止，程序也自动调用该方法，使用 sys.exc_info 得到的异常信息将作为调用该方法的参数。
当 with as 操作上下文管理器时，就会在执行语句体之前，先执行上下文管理器的 enter() 方法，然后再执行语句体，最后执行 exit() 方法。
构建上下文管理器，常见的有 2 种方式：基于类实现和基于生成器实现。
基于类的上下文管理器
通过上面的介绍不难发现，只要一个类实现了 enter() 和 exit() 这 2 个方法，程序就可以使用 with as 语句来管理它，通过 exit() 方法的参数，即可判断出 with 代码块执行时是否遇到了异常。其实，上面程序中的文件对象也实现了这两个方法，因此可以接受 with as 语句的管理。
下面我们自定义一个实现上下文管理协议的类，并尝试用 with as 语句来管理它：
class FkResource:
def __init__(self, tag):
self.tag = tag
print('构造器,初始化资源: %s' % tag)
# 定义__enter__方法，with体之前的执行的方法
def __enter__(self):
print('[__enter__ %s]: ' % self.tag)
# 该返回值将作为as子句中变量的值
return 'fkit' # 可以返回任意类型的值
# 定义__exit__方法，with体之后的执行的方法
def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
print('[__exit__ %s]: ' % self.tag)
# exc_traceback为None，代表没有异常
if exc_traceback is None:
print('没有异常时关闭资源')
else:
print('遇到异常时关闭资源')
return False # 可以省略，默认返回None也被看做是False
with FkResource('孙悟空') as dr:
print(dr)
print('[with代码块] 没有异常')
print('------------------------------')
with FkResource('白骨精'):
print('[with代码块] 异常之前的代码')
raise Exception
print('[with代码块] ~~~~~~~~异常之后的代码')
运行上面的程序，可以看到如下输出结果：
构造器,初始化资源: 孙悟空
[__enter__ 孙悟空]:
fkit
[with代码块] 没有异常
[__exit__ 孙悟空]:
没有异常时关闭资源
------------------------------
构造器,初始化资源: 白骨精
[__enter__ 白骨精]:
[with代码块] 异常之前的代码
[__exit__ 白骨精]:
遇到异常时关闭资源
Traceback (most recent call last):
File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 26, in <module>
raise Exception
Exception
上面程序定义了一个 FkResource 类，并包含了 enter() 和 exit() 两个方法，因此该类的对象可以被 with as 语句管理。
此外，程序中两次使用 with as 语句管理 FkResource 对象。第一次代码块没有出现异常，第二次代码块出现了异常。从上面的输出结果来看，使用 with as 语句管理资源，无论代码块是否有异常，程序总可以自动执行__exit__()方法。
注意，当出现异常时，如果
__exit__返回 False（默认不写返回值时，即为 False），则会重新抛出异常，让 with as 之外的语句逻辑来处理异常；反之，如果返回 True，则忽略异常，不再对异常进行处理。
基于生成器的上下文管理器
除了基于类的上下文管理器，它还可以基于生成器实现。接下来先看一个例子。比如，我们可以使用装饰器 contextlib.contextmanager，来定义自己所需的基于生成器的上下文管理器，用以支持 with as 语句：
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def file_manager(name, mode):
try:
f = open(name, mode)
yield f
finally:
f.close()
with file_manager('a.txt', 'w') as f:
f.write('hello world')
这段代码中，函数 file_manager() 就是一个生成器，当我们执行 with as 语句时，便会打开文件，并返回文件对象 f；当 with 语句执行完后，finally 中的关闭文件操作便会执行。另外可以看到，使用基于生成器的上下文管理器时，不再用定义 enter() 和 exit() 方法，但需要加上装饰器 @contextmanager，这一点新手很容易疏忽。
需要强调的是，基于类的上下文管理器和基于生成器的上下文管理器，这两者在功能上是一致的。只不过，基于类的上下文管理器更加灵活，适用于大型的系统开发，而基于生成器的上下文管理器更加方便、简洁，适用于中小型程序。但是，无论使用哪一种，不用忘记在方法“exit()”或者是 finally 块中释放资源，这一点尤其重要。
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