一、基础概念

  • 上下文管理器：定义了代码块进入和退出时应执行的逻辑
  • 典型用途：with 语句，保证资源正确释放，即使出现异常也能安全退出

例子：

with open("data.txt", "r") as f:
    content = f.read()

# 自动调用 f.__enter__() 和 f.__exit__()

执行过程：

  1. 调用对象的 __enter__ 返回值赋给 f
  2. 执行代码块
  3. 执行对象的 __exit__无论是否发生异常

二、实现

类实现

class MyContext:
    def __enter__(self):
        print("进入上下文")
        return self
    
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print("退出上下文")
        if exc_type:
            print(f"发生异常: {exc_val}")
        return True  # True 表示异常被处理，不会再往外抛

异常处理

在 Python 中，with 语句依赖上下文管理器，对象需要实现 __enter__ 和 __exit__ 方法
其中异常处理核心在 __exit__ 方法：

class MyContext:
    def __enter__(self):
        print("进入上下文")
        return self
    
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("退出上下文")
        print("异常类型:", exc_type)
        print("异常值:", exc_value)
        print("追踪:", traceback)
        return False  # 返回 True 表示抑制异常；False 表示继续抛出

__exit__ 的三个参数

如果 with 块内发生异常：

  • exc_type: 异常的类型
  • exc_value: 异常实例
  • traceback: 异常的堆栈信息

如果没有异常发生，三个参数都为 None

异常是否抑制

__exit__ 的返回值决定异常是否继续传播

  • True → 表示异常被捕获并吞掉，不会继续往外抛
  • False 或 None → 异常会继续向外传播

例子：

class SuppressException:
    def __enter__(self):
        return self
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, tb):
        return True  # 吞掉异常

with SuppressException():
    raise ValueError("错误!")  # 不会报错，异常被抑制

print("程序继续运行")

三、常用工具

管理多个上下文对象

用途

  • 动态管理多个上下文（文件、锁、连接…）
  • 注册清理回调（退出时自动执行）

核心方法

  • enter_context(cm)：进入一个上下文，自动负责退出
  • callback(func, *args)：注册一个退出时要执行的函数

使用示例

  • 动态打开多个文件
from contextlib import ExitStack

with ExitStack() as stack:
    files = [stack.enter_context(open(name, "w"))
             for name in ("a.txt", "b.txt", "c.txt")]
    # 在这里可以安全使用 files
# 自动关闭所有文件
  • 注册清理函数
from contextlib import ExitStack

with ExitStack() as stack:
    stack.callback(print, "清理任务1")
    stack.callback(print, "清理任务2")
    print("执行中")
# 退出时会先执行 "清理任务2"，再执行 "清理任务1"

特点

  • 清理顺序：后进先出
  • 异常发生时，仍会执行所有清理操作
  • 返回 True 的回调/上下文可以吞掉异常

忽略指定异常

作用

contextlib.suppress 是一个上下文管理器，用来屏蔽指定异常在 with 块中如果抛出指定的异常，就会被吞掉，不会继续传播

基本用法

from contextlib import suppress

with suppress(FileNotFoundError):
    open("not_exist.txt")  # 文件不存在 → 不会报错
print("继续执行")

可以同时抑制多个异常

with suppress(FileNotFoundError, ZeroDivisionError):
    x = 1 / 0       # ZeroDivisionError 被吞掉
    open("abc.txt") # FileNotFoundError 也被吞掉

特点

  • 只会抑制指定类型的异常
  • 其他异常依然会抛出
  • 实际上就是一个简化版的 try/except

等价于：

try:
    risky_operation()
except (FileNotFoundError, ZeroDivisionError):
    pass

常见场景

  • 忽略文件不存在，删除临时文件时
  • 忽略某些无关紧要的错误，网络超时、权限不足…
import os
from contextlib import suppress

with suppress(FileNotFoundError):
    os.remove("temp.txt")  # 文件不存在时忽略

重定向

作用

  • 临时重定向输出（stdout 或 stderr）到其他文件或对象
  • 常用于：
    • 捕获 print 输出
    • 将错误信息重定向到文件
    • 日志测试或屏蔽输出

基本用法

import sys
from contextlib import redirect_stdout

with open("output.txt", "w") as f:
    with redirect_stdout(f):
        print("这行会写入 output.txt，而不是屏幕")
print("这行还是打印到屏幕")
  • redirect_stdout(f)：把 print 输出写到 f
  • redirect_stderr(f)：把 sys.stderr.write 输出写到 f

捕获到 io.StringIO

可以捕获到内存对象，用于测试或进一步处理：

import io
from contextlib import redirect_stdout

f = io.StringIO()
with redirect_stdout(f):
    print("捕获这行文字")
output = f.getvalue()
print("捕获内容:", output)

特点

  1. 只在 with 块内生效
  2. 可以嵌套或同时重定向 stdout 和 stderr
  3. 对异常也有效（异常打印会重定向到新的 stderr）

同时重定向 stdout 和 stderr

from contextlib import redirect_stdout, redirect_stderr

with open("log.txt", "w") as f:
    with redirect_stdout(f), redirect_stderr(f):
        print("普通输出")
        raise Exception("错误信息")  # 也会写入 log.txt

啥也不做上下文

简介

  • nullcontext提供一个 什么都不做的上下文管理器
  • 常用于条件性使用 with，或者在 API 需要上下文管理器时使用
  • 简单来说，就是一个占位符 with

基本用法

from contextlib import nullcontext

with nullcontext():
    print("就像普通代码块，没有上下文效果")
  • 这个上下文不会做任何操作，也不会抛异常

作为占位符

  • 场景：有时函数需要上下文管理器，但在某些情况下不需要
from contextlib import nullcontext

use_file = False
ctx = open("file.txt") if use_file else nullcontext()

with ctx as f:
    if f:
        f.write("内容")  # use_file=False 时 f=None，不执行写入
  • 可以避免写重复的 if/else with 逻辑
  • 这在某些场景下很有用，能优雅的处理 file不存在的情况

带有返回值

nullcontext 可以返回一个对象：

with nullcontext("hello") as x:
    print(x)  # 输出: hello
  • 相当于 __enter__ 返回指定对象，__exit__ 什么也不做

四、经典应用场景

  • 文件操作：with open()
  • 线程/进程锁：with threading.Lock()
  • 数据库事务：with transaction:
  • 临时环境变量：with patch.dict(os.environ, {...})
  • 重定向输出 / 日志捕获
  • 测试代码中 patch：with unittest.mock.patch()

五、实战案例

数据库事务

class Transaction:
    def __init__(self, conn): self.conn = conn
    def __enter__(self): self.conn.begin(); return self.conn
    def __exit__(self, exc_type, exc, tb):
        if exc_type:
            self.conn.rollback()
        else:
            self.conn.commit()

锁管理

import threading

lock = threading.Lock()

with lock:
    # 临界区
    ...

资源切换

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def set_attr(obj, name, value):
    old = getattr(obj, name)
    setattr(obj, name, value)
    try:
        yield
    finally:
        setattr(obj, name, old)