如何在 Python 中实现上下文管理器？

一、上下文管理器的核心作用

先明确核心价值：上下文管理器是为了解决「资源打开后必须关闭」的问题（比如文件打开后忘关、数据库连接泄露），通过with语句自动执行「进入时初始化」和「退出时清理」逻辑，替代繁琐的try/finally，让代码更简洁、健壮。

核心语法（使用层面）：

python

运行

with 上下文管理器对象 as 变量: # 执行核心逻辑（资源使用） # 离开with块后，自动执行清理操作（如关闭文件/连接）

二、实现上下文管理器的两种方式

方式 1：类实现（最基础、最灵活）

通过定义类并实现两个魔法方法：

__enter__(self)：进入with块时执行，返回值会被as后的变量接收；
__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)：离开with块时执行（无论是否报错），负责清理资源。

完整示例（模拟文件操作）

python

运行

class FileContextManager: """自定义文件上下文管理器""" def __init__(self, file_path, mode="r"): # 初始化：接收资源参数（文件路径、打开模式） self.file_path = file_path self.mode = mode self.file = None # 初始化文件句柄 def __enter__(self): """进入with块时执行：打开文件""" print("执行__enter__：打开文件") self.file = open(self.file_path, self.mode, encoding="utf-8") return self.file # 返回值给as后的变量 def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb): """离开with块时执行：关闭文件（核心清理逻辑）""" print("执行__exit__：关闭文件") if self.file: # 避免文件未打开时调用close() self.file.close() # 可选：处理with块内的异常（返回True则异常被吞，False则抛出） if exc_type: print(f"捕获异常：{exc_type}, {exc_val}") # return True # 注释打开则异常不会向外抛出 return False # 测试使用 if __name__ == "__main__": # 正常使用（自动打开→写入→关闭） with FileContextManager("test.txt", "w") as f: f.write("Python上下文管理器测试") # 测试异常场景（仍会关闭文件） try: with FileContextManager("test.txt", "r") as f: # 故意触发异常 1 / 0 f.read() except ZeroDivisionError: print("外部捕获到异常")

关键解释：

__exit__的三个异常参数：
- exc_type：异常类型（如ZeroDivisionError），无异常则为None；
- exc_val：异常实例（具体错误信息）；
- exc_tb：异常追踪栈；
__exit__返回值：返回True会吞掉异常（外部捕获不到），返回False（默认）则异常向外抛出，建议保留默认（便于排查问题）；
适用场景：需要自定义复杂逻辑（如异常处理、资源校验）时优先用类实现。

方式 2：使用`contextlib.contextmanager`装饰器（简洁版）

这是 Python 内置的简化方案，通过生成器函数替代类的两个魔法方法，代码量更少，适合简单场景。

核心规则：

生成器函数中，yield之前的代码 =__enter__逻辑；
yield之后的代码 =__exit__逻辑；
yield的返回值 =as后的变量。

完整示例（实现和上面一样的文件管理）

python

运行

from contextlib import contextmanager @contextmanager # 装饰器将生成器转为上下文管理器 def file_context_manager(file_path, mode="r"): """用生成器实现文件上下文管理器""" # 第一步：执行__enter__逻辑（打开文件） file = None try: print("执行enter逻辑：打开文件") file = open(file_path, mode, encoding="utf-8") yield file # 返回值给as，暂停执行，进入with块 except Exception as e: print(f"with块内异常：{e}") finally: # 第二步：执行__exit__逻辑（关闭文件，无论是否报错） print("执行exit逻辑：关闭文件") if file: file.close() # 测试使用（和类实现效果完全一致） with file_context_manager("test.txt", "w") as f: f.write("装饰器版上下文管理器") with file_context_manager("test.txt", "r") as f: print(f.read())

关键解释：

必须用try/finally包裹逻辑：确保yield后的清理代码（如关闭文件）无论是否报错都会执行；
适用场景：简单的资源管理（无复杂异常处理），代码更简洁，新手易上手；
注意：生成器函数只能有一个yield，多了会报错。

三、实战场景示例（数据库连接管理）

用上下文管理器管理 MySQL 连接（更贴近实际开发）：

python

运行

import pymysql from contextlib import contextmanager # 用装饰器实现数据库连接上下文管理器 @contextmanager def mysql_conn(host, user, password, db): conn = None cursor = None try: # 初始化连接（enter逻辑） conn = pymysql.connect(host=host, user=user, password=password, db=db) cursor = conn.cursor() yield cursor # 返回游标给with块 except Exception as e: conn.rollback() # 出错回滚 raise e # 抛出异常供外部处理 finally: # 清理资源（exit逻辑） if cursor: cursor.close() if conn: conn.close() # 使用：自动连接→执行SQL→关闭连接 with mysql_conn("localhost", "root", "123456", "test_db") as cur: cur.execute("SELECT * FROM user;") print(cur.fetchall())

四、核心总结

实现方式	优点	缺点	适用场景
类实现	灵活，支持复杂逻辑（异常处理、参数校验）	代码量稍多	生产环境、复杂资源管理
装饰器 + 生成器	代码简洁，新手友好	仅支持简单逻辑	小工具、快速实现