Python 的 with ... as ... 上下文管理器

一、核心作用

• 自动执行「进入操作」（如打开文件、创建连接）和「退出操作」（如关闭文件、释放连接）
• 即使代码块中发生异常，也能保证退出操作被执行（相当于自带 try-finally 但更简洁）

二、 基本语法结构

with 上下文表达式 as 变量名: 
    # 代码块（使用资源的逻辑） 
# 代码块结束后，自动执行退出操作（无需手动关闭）

• 「上下文表达式」：返回一个上下文管理器对象 （如 open()、自定义的 对象 实例）
• 变量名」：可选，接收上下文管理器的 __enter__() 方法返回的值（不是管理器对象本身

三、工作原理

一个对象能被with使用，必须实现两个特殊方法

1. __enter__(self)：进入 with 代码块时执行。
   • 负责初始化资源（如打开文件、连接数据库）
   • 返回的值会赋值给 as 后的变量名
2. __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)：退出 with 代码块时执行（无论正常结束还是异常结束）
   • 负责释放资源（如关闭文件、断开连接）
   • 接收异常信息，可返回 True 表示忽略异常。

示例：自定义简单上下文管理器

class MyFileReader: 
    def __init__(self, file_path):
        self.file_path = file_path 
        self.file = None # 进入with代码块时执行 
    def __enter__(self): 
        self.file = open(self.file_path, 'r', encoding='utf-8') 
        return self.file # 返回文件对象，赋值给as后的变量 # 退出with代码块时执行 
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb): 
        if self.file: 
            self.file.close() # 自动关闭文件 
        # 若返回True，会忽略代码块中的异常；返回None/False则会抛出异常 
        return False 
# 使用 with 
MyFileReader('test.txt') as f: 
    content = f.read() # 直接使用__enter__返回的文件对象 
    # 代码块结束后，自动调用__exit__关闭文件

四、常见使用场景

1.操作文件

替代手动open()/close(),避免忘记关闭文件

# 正确用法：自动关闭文件 
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: 
    content = f.read() 
# 等价于（但更简洁） 
f = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') 
try: 
    content = f.read() 
finally: 
    f.close()

2.使用自定义工具类

只有实现了 __enter__ 和 __exit__，才能直接用 with

3.多资源同时管理

可在一个 with 中管理多个资源（用逗号分隔），按顺序进入、逆序退出：

# 同时打开两个文件，自动关闭 
with open('a.txt', 'r') as f1, open('b.txt', 'w') as f2: 
    content = f1.read() 
    f2.write(content)

4. 数据库连接/网络连接

自动释放连接，避免连接池耗尽：

import pymysql

with pymysql.connect(host='localhost', user='root', password='123456', db='test') as conn:
    with conn.cursor() as cursor:
        cursor.execute('SELECT * FROM users')
        result = cursor.fetchall()
# 自动关闭cursor和conn

五、关键注意事项

1. as 后的变量是 __enter__ 的返回值，不是上下文管理器对象:
   • 如 open() 的 __enter__ 返回文件对象，所以 as f 中 f 是文件对象，不是 open() 的返回值
   • 你的 MyFileReader 中 __enter__ 返回 self，所以 reader 是 MyFileReader 实例，可调用其方法。
2. 异常处理
   • 代码块中发生异常时，__exit__ 仍会执行（保证资源释放）
   • 若 __exit__ 返回 True，异常会被静默处理（不抛出）；返回 False 或 None，异常会正常抛出
3. 并非所有对象都能用于 with
   • 必须实现 __enter__ 和 __exit__ 方法（即「上下文管理器协议」）
   • 常见支持的对象：open()、threading.Lock、pymysql.connect、自定义实现协议的类
4. 适用于「需要成对操作」的场景
   • 打开 / 关闭、连接 / 断开、加锁 / 解锁等，用 with 能简化代码并避免遗漏

六、进阶：用contextlib简化自定义上下文管理器

如果不想手动实现 __enter__ 和 __exit__，可使用 contextlib.contextmanager 装饰器（基于生成器）：

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def my_file_reader(file_path):
    # 相当于__enter__的逻辑
    f = open(file_path, 'r', encoding='utf-8')
    yield f  # 返回值赋值给as后的变量，暂停在这里执行代码块
    # 代码块结束后，执行以下（相当于__exit__的逻辑）
    f.close()

# 使用方式不变
with my_file_reader('test.txt') as f:
    content = f.read()