Python 中的上下文管理器

在本教程中，我們將學習 Python 中的“上下文管理器”，以及它如何有助於管理資源、文件描述符和數據庫連接。

管理資源:

用戶使用文件操作或數據庫連接等資源在任何編程語言中都很常見。

但所有這些資源都是有限度的。因此，主要的問題是確保這些資源在使用後會釋放。

因為如果不發布它們，這可能會導致資源泄漏，這可能會導致系統變慢或崩潰。如果機器設置在用戶的系統中，可以自動拆卸資源，會很有幫助。在 Python 中，用戶可以通過使用上下文管理器來實現這一點，上下文管理器用於促進資源的正確處理。執行文件操作最流行的方式是在 Python 中使用“with”關鍵字。

例 1:

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

讓我們看一個文件管理的例子。當文件打開時，文件描述符將被消耗，這是一個有限的資源。該進程一次只能打開有限數量的文件。

例 2:

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

輸出:

OSError                                   Traceback (most recent call last)
 in <module>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'</module> 

上面的例子是文件描述符泄漏的情況。出現錯誤，提示“打開的文件太多”。發生這種情況是因為有太多打開的文件，而它們沒有關閉。用戶可能會忘記關閉打開的文件。

如何使用上下文管理器管理資源

如果程序的塊引發了異常，或者有許多返迴路徑的複雜算法，那麼很難在所有地方關閉一個文件。

大多數情況下，用戶在使用文件時會使用其他編程語言中的“try-except-finally”，以確保文件資源在使用後關閉，即使出現異常。但是在 Python 中，他們可以使用“上下文管理器”來管理資源。用戶可以使用“with”關鍵字。當它被評估時，它將產生一個可以執行上下文管理的對象。我們可以通過使用帶有裝飾器的類或函數來編寫上下文管理器。

如何創建上下文管理器:

當用戶創建上下文管理器時，他們需要確保該類具有以下方法:enter()和 exit()。

enter()方法將返回必須管理的資源。

exit()方法除了執行清理操作之外，不會返回任何東西。

讓我們看一個例子:

• 首先，我們將創建一個名為“context_manager”的簡單類，用於理解使用 class 方法創建上下文管理器的基本結構。

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")

輸出

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

示例-

在上面的代碼中，我們已經創建了“context_manager”對象。它被分配給“as”關鍵字之後的變量，即 manager。運行程序後，按順序執行以下方法:

• int()
• _ 輸入 _()
• 語句體，它是“with”語句塊中的代碼。
• exit()，在此方法中，參數用於管理異常。

使用上下文管理器進行文件管理:

現在，我們將應用上述概念來創建類，這有助於文件資源管理。“file_manager”類將幫助打開文件，讀取或寫入內容，然後關閉文件。

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)

輸出:

True

如何使用上下文管理器和“with”語句執行文件管理

用戶執行“with”語句塊後，操作將按以下順序執行:

• 將創建一個“file_manager”對象，文件名為“text_file.txt”，執行 init()方法時模式為“w”(write)。
• enter()方法將在寫入模式下打開“text_file.txt”，並將“file_manager”對象返回給變量“file”。
• 文本“JavaTpoint”將被寫入文件。
• exit()方法將在退出“with”語句塊後關閉文件，這是一個拆卸操作。
  當“print (file.closed)”語句運行時，用戶將獲得輸出“True”，因為“file_manager”已經關閉了文件，否則需要顯式關閉文件。

如何使用上下文管理器管理數據庫連接

現在，我們將展示如何創建一個簡單的數據庫連接管理系統。一次打開數據庫連接數是有限制的，就像文件描述符一樣。因此，我們使用上下文管理器，因為它有助於管理與數據庫的連接，因為用戶可能忘記關閉集合。

安裝平壤:

要通過內容管理器管理數據庫連接，用戶首先必須使用以下命令安裝“pymongo”庫:

!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))

輸出:

Test

說明:

在上面的代碼中，在執行了“with”語句塊之後，以下操作將按順序發生。

• 當 init()方法執行時，“mongo_db_connection_manager”對象將以“localhost”作為“host_name”創建，並且端口等於“27017”。
• enter()方法將打開“mongodb”連接，並將“mongo_db_connection_manager”對象返回給變量“mongo”。
• “SampleDB”數據庫將訪問“test”連接，並將檢索到“_id = 147”的文檔。它將打印文檔的文件名。
• exit()方法將在退出“with”語句塊後關閉文件，這是一個拆卸操作。

結論

在本教程中，我們討論了 Python 中的內容管理器、如何創建內容管理器、以及它如何在資源管理、文件管理和管理數據庫連接方面提供幫助。