Python中的上下文管理器|极客笔记

Python中的上下文管理器

在本教程中，我们将了解Python中的”上下文管理器”以及它在管理资源、文件描述符和数据库连接方面的帮助。

管理资源：

用户在任何编程语言中都常常使用资源，如文件操作或数据库连接。

但是所有这些资源都有限制。因此，主要问题是确保这些资源在使用后能够释放。

因为如果它们没有被释放，这可能导致资源泄漏，从而可能导致系统变慢或崩溃。如果机器被设置在用户系统中，可以自动清除资源，这将非常有帮助。在Python中，用户可以通过使用上下文管理器实现这一点，上下文管理器用于方便地处理资源。执行文件操作的最流行的方法就是在Python中使用”with”关键字。

示例1：

with open("text_file.txt") as file:   
    data = file.read()

让我们来看一个文件管理的示例。当一个文件被打开时，文件描述符就会被消耗掉，而这是一种有限资源。进程一次只能打开有限数量的文件。

示例2：

file_descriptors = []
for Y in range(10000):
    file_descriptors.append( open ('test_file.txt', 'w'))

输出：

OSError                                   Traceback (most recent call last)
 in 
      1 file_descriptors = []
      2 for Y in range(10000):
----> 3 file_descriptors.append( open ('test_file.txt', 'w'))
OSError: [Errno 24] Too many open files: 'test_file.txt'

上面的示例是文件描述符泄露的情况。出现了一个错误，提示”Too many open files”。这是因为有太多的打开文件，而且它们没有关闭。可能会有一种情况，用户可能忘记关闭打开的文件。

如何使用上下文管理器管理资源

如果程序块引发异常或有任何复杂算法具有多条返回路径，关闭文件的所有位置都是困难的。

大多数情况下，用户在使用文件时使用其他编程语言中的”try-except-finally”来确保文件资源在使用后关闭，即使有异常。但在Python中，他们可以使用”上下文管理器”来管理资源。用户可以使用”with”关键字。当它被评估时，它将产生一个可以执行上下文管理的对象。我们可以使用类或使用装饰器的函数来编写上下文管理器。

如何创建上下文管理器：

当用户创建一个上下文管理器时，他们需要确保该类具有以下方法：enter() 和 exit()。

enter()方法将返回要管理的资源。

exit()方法不会返回任何内容，但会执行清理操作。

让我们来看一个示例：

首先，我们将创建一个简单的名为”context_manager”的类，以了解使用类方法创建上下文管理器的基本结构。

示例：

class context_manager():
    def __init__(self):
        print ("The 'init' method is called")          
    def __enter__(self):
        print ("The 'enter' method is called")
        return self      
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
        print ("The 'exit' method is called")
with context_manager() as manager:
    print ("The 'with' statement is block")

输出

The 'init' method is called
The 'enter' method is called
The 'with' statement is block
The 'exit' method is called

示例

在上面的代码中，我们创建了“context_manager”对象。在“as”关键字之后，将其分配给变量manager。运行程序后，按照以下顺序执行了以下方法：

int()
enter()
语句体，即“with”语句块内部的代码。
exit()，在此方法中，参数用于管理异常。

使用上下文管理器进行文件管理

现在，我们将应用上述概念来创建一个类，该类可以帮助管理文件资源。 “file_manager”类将帮助打开文件，读取或写入内容，然后关闭文件。

示例：

class file_manager():
    def __init__(self, file_name, mode):
        self.filename = file_name
        self.mode = mode
        self.file = None          
    def __enter__(self):
        self.file = open(self.filename, self.mode)
        return self.file      
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
        self.file.close()  
# At last, load the file 
with file_manager('test_file.txt', 'w') as file:
    file.write('JavaTpoint')  
print (file.closed)

输出：

True

如何使用上下文管理器和”with”语句进行文件管理

用户执行”with”语句块后，操作将按以下顺序执行：

将以”文本文件.txt”作为文件名，以”w”（写入）作为模式创建”file_manager”对象并执行init()方法。
enter()方法将以写入模式打开”文本文件.txt”并将”file_manager”对象返回给变量”file”。
将文本”JavaTpoint”写入文件中。
exit()方法将负责在退出”with”语句块后关闭文件，这是清理操作。当运行”print (file.closed)”语句时，用户将得到输出”True”，因为”file_manager”已经关闭了文件，否则需要显式关闭文件。

如何使用上下文管理器管理数据库连接

现在，我们将展示如何创建一个简单的数据库连接管理系统。与文件描述符一样，同时打开数据库连接的数量是有限的。因此，我们使用上下文管理器，因为它有助于管理对数据库的连接，用户可能会忘记关闭连接。

安装pymongo：

要通过上下文管理器管理数据库连接，用户首先必须使用以下命令安装”pymongo”库：

!pip3 instal pymongo

示例：

from pymongo import MongoClient as moc
class mongo_db_connection_manager():
    def __init__(self, host_name, port = '27017'):
        self.hostname = host_name
        self.port = port
        self.connection = None 
    def __enter__(self):
        self.connection = moc(self.hostname, self.port)
        return self  
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
        self.connection.close() 
# Now, connect with a localhost
with mongo_db_connection_manager('localhost', 27017) as mongo:
    collection_1 = mongo.connection.SampleDb.test
    data_1 = collection_1.find({'_id': 142})
    print (data_1.get(name))

输出:

Test

解释:

在上述代码中，在执行完“with”语句块之后，以下操作将按顺序发生。

“mongo_db_connection_manager”对象将使用“localhost”作为“host_name”，端口等于“27017”创建，当执行init()方法时。
enter()方法将打开“mongodb”连接，并将“mongo_db_connection_manager”对象返回给变量“mongo”。
“SampleDB”数据库将访问“test”连接，并检索“_id = 147”的文档。将打印文档的name字段。
exit()方法将在退出“with”语句块后处理文件关闭操作，即拆卸操作。