python上下文管理器和with

1. 什么是上下文管理器

上下文管理器（Context Manager）是Python中用于管理资源（如文件、数据库连接、锁等）的对象，它定义了在进入和退出代码块时要执行的操作。上下文管理器通过实现 __enter__() 和 __exit__() 方法来工作

2. with的作用

with语句提供了一种优雅的方式来管理资源，确保资源被正确初始化和清理，即使在发生异常的情况下也是如此。它的主要优势包括：

• 自动资源管理：自动获取和释放资源
• 异常安全：即使在with块内发生异常，清理代码也会被执行
• 代码简洁：避免了冗长的try...finally块
• 可读性强：清晰地标出了资源的作用范围

with的工作原理：

• 调用上下文管理器的__enter__()方法
• 将__enter__()的返回值赋值给as后面的变量
• 执行with块内的代码
• 无论块内代码是否发生异常，都会调用__exit__()方法进行清理

自定义上下文管理器类

# 自定义上下文管理器 - 类方式
class Timer:
    """测量代码执行时间的上下文管理器"""
    
    def __init__(self, name="Operation"):
        self.name = name
    
    def __enter__(self):
        import time
        self.start = time.time()
        print(f"开始: {self.name}")
        return self  # 这个返回值会赋值给as后面的变量
    
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        import time
        self.end = time.time()
        self.duration = self.end - self.start
        print(f"⏰ 结束: {self.name}, 耗时: {self.duration:.4f}秒")
        # 返回False让异常继续传播，返回True则抑制异常
        return False

# 使用自定义的Timer上下文管理器
def expensive_operation():
    with Timer("昂贵的计算"):
        import time
        time.sleep(1)  # 模拟耗时操作
        result = sum(i * i for i in range(10000))
    return result

contextlib

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def temporary_change(obj, attr, new_value):
    """临时修改对象属性的上下文管理器"""
    original_value = getattr(obj, attr)
    setattr(obj, attr, new_value)
    try:
        yield  # 这里是将控制权交给with块的地方
    finally:
        # 无论是否发生异常，都恢复原始值
        setattr(obj, attr, original_value)

class Config:
    debug_mode = False

# 使用临时修改的上下文管理器
def test_debug_functionality():
    config = Config()
    print(f"修改前: debug_mode = {config.debug_mode}")
    
    with temporary_change(config, 'debug_mode', True):
        print(f"在with块内: debug_mode = {config.debug_mode}")
        # 这里可以测试debug模式下的功能
    
    print(f"修改后: debug_mode = {config.debug_mode}")  # 自动恢复

3. 什么时候应该使用上下文管理器？

主要在这些场景下使用：

• 资源管理：文件、网络连接、数据库连接等需要关闭的资源
• 锁的获取和释放：确保线程安全
• 事务管理：数据库事务的开始、提交和回滚
• 临时状态修改：需要临时改变某些设置，之后自动恢复
• 计时和性能分析：测量代码块的执行时间

4. contextlib.contextmanager装饰器是如何工作的？

这个装饰器将生成器函数转换为上下文管理器。生成器必须只yield一次：

• yield之前的代码相当于__enter__()方法
• yield的值相当于__enter__()的返回值
• yield之后的代码相当于__exit__()方法，放在finally块中确保执行