Управление ресурсами : В любом языке программирования очень часто используются такие ресурсы, как файловые операции или подключения к базе данных. Но эти ресурсы ограничены в поставках. Поэтому основная проблема заключается в том, чтобы освободить эти ресурсы после использования. Если они не будут выпущены, это приведет к утечке ресурсов и может привести к замедлению или сбою системы. Было бы очень полезно, если бы у пользователя был механизм автоматической настройки и удаления ресурсов.В Python это может быть достигнуто за счет использования контекстных менеджеров, которые облегчают правильную обработку ресурсов. Наиболее распространенным способом выполнения файловых операций является использование с ключевым словом, как показано ниже:
# Python program showing
# a use of with keyword
with open("test.txt") as f:
data = f.read()
Давайте возьмем пример управления файлами. При открытии файла используется файловый дескриптор, который является ограниченным ресурсом. Только определенное количество файлов может быть открыто процессом одновременно. Это демонстрирует следующая программа.
file_descriptors = []
for x in range(100000):
file_descriptors.append(open('test.txt', 'w'))
Выход:
Traceback (most recent call last):
File "context.py", line 3, in
OSError: [Errno 24] Too many open files: 'test.txt'Появилось сообщение об ошибке, в котором говорится, что открыто слишком много файлов. Приведенный выше пример представляет собой случай утечки файлового дескриптора. Это происходит потому, что слишком много открытых файлов, и они не закрыты. Могут возникнуть ситуации, когда программист может забыть закрыть открытый файл.
Управление ресурсами с помощью контекстного менеджера :
Предположим, что блок кода вызывает исключение или если он имеет сложный алгоритм с несколькими путями возврата, становится неудобно закрывать файл во всех местах.
Как правило, на других языках при работе с файлами try-except-finally используется для обеспечения закрытия файлового ресурса после использования, даже если есть исключение.Python предоставляет простой способ управления ресурсами: Контекстные менеджеры. Используется ключевое слово with. Когда он будет оценен, он должен привести к объекту, который выполняет управление контекстом. Контекстные менеджеры могут быть написаны с использованием классов или функций(с помощью декораторов).
Создание контекстного менеджера :
При создании контекстных менеджеров с использованием классов пользователю необходимо убедиться, что у класса есть методы: __enter__() and __exit__(). The __enter__() returns возвращает ресурс, которым необходимо управлять, а __exit__() ничего не возвращает, но выполняет операции очистки.
Во — первых, давайте создадим простой класс под названием Контекст менеджер чтобы понять основную структуру создания контекстных менеджеров с помощью классов, как показано ниже:
# Python program creating a
# context manager
class ContextManager():
def __init__(self):
print('init method called')
def __enter__(self):
print('enter method called')
return self
def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
print('exit method called')
with ContextManager() as manager:
print('with statement block')
Выход:
init method called
enter method called
with statement block
exit method calledВ этом случае создается объект ContextManager. Это присваивается переменной после ключевого слова as, т. е. менеджеру. При запуске вышеуказанной программы последовательно выполняются следующие действия:
- __init__()
- __enter__()
- statement body (код внутри блока with)
- __exit__() [параметры в этом методе используются для управления исключениями]
Управление файлами с помощью контекстного менеджера :
Давайте применим приведенную выше концепцию для создания класса, который помогает в управлении файловыми ресурсами.Класс FileManager помогает открывать файл, записывать/считывать содержимое и затем закрывать его.
# Python program showing
# file management using
# context manager
class FileManager():
def __init__(self, filename, mode):
self.filename = filename
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()
# loading a file
with FileManager('test.txt', 'w') as f:
f.write('Test')
print(f.closed)
Выход:
TrueУправление файлами с помощью контекстного менеджера и с помощью инструкции :
При выполнении с блок, следующие операции выполняются последовательно:
- A Файловый менеджер объект создается с помощью test.txt в качестве имени файла и w(запись) в качестве режима при выполнении метода __init__.
- Метод __enter__ открывает test.txt файл в режиме записи(операция установки) и возвращает Файловый менеджер объект к переменной f.
- Текст » Test’ записывается в файл.
- Метод __exit__ позаботится о закрытии файла при выходе из с блоком(операция демонтажа).
Когда печать(f.закрыто) выполняется, вывод является Правда в качестве Файловый менеджер уже позаботился о закрытии файла, что в противном случае необходимо было сделать явно.
Управление подключениями к базе данных с помощью контекстного диспетчера :
Давайте создадим простую систему управления подключениями к базе данных. Количество подключений к базе данных, которые могут быть открыты одновременно, также ограничено(как и файловые дескрипторы). Поэтому контекстные менеджеры полезны при управлении подключениями к базе данных, так как может быть вероятность того, что программист может забыть закрыть соединение.
# Python program shows the
# connection management
# for MongoDB
from pymongo import MongoClient
class MongoDBConnectionManager():
def __init__(self, hostname, port):
self.hostname = hostname
self.port = port
self.connection = None
def __enter__(self):
self.connection = MongoClient(self.hostname, self.port)
return self
def __exit__(self, exc_type, exc_value, exc_traceback):
self.connection.close()
# connecting with a localhost
with MongoDBConnectionManager('localhost', '27017') as mongo:
collection = mongo.connection.SampleDb.test
data = collection.find({'_id': 1})
print(data.get('name'))
Управление подключениями к базе данных с помощью контекстного диспетчера и оператора with :
При выполнении с блок, следующие операции выполняются последовательно:
- A MongoDBConnectionManager объект создается с помощью localhost в качестве имени хоста и 27017 в качестве порта при выполнении метода __init__.
- Метод __enter__ открывает соединение mongodb и возвращает Объект MongoDBConnectionManager в переменную монго.
- Осуществляется доступ к тестовой коллекции в базе данных SampleDb, и документ с _id=1. Будет напечатано поле » Имя » документа.
- Метод __exit__ позаботится о закрытии соединения при выходе из с блок(операция демонтажа).
