如果你有閱讀源碼的習慣，可能會看到一些優秀的代碼經常出現帶有 “with” 關鍵字的語句，它通常用在什麼場景呢？今天就來說說 with 和 上下文管理器。
對於系統資源如文件、數據庫連接、socket 而言，應用程序打開這些資源並執行完業務邏輯之後，必須做的一件事就是要關閉（斷開）該資源。
比如 Python 程序打開一個文件，往文件中寫內容，寫完之後，就要關閉該文件，否則會出現什麼情況呢？極端情況下會出現 "Too many open files" 的錯誤，因爲系統允許你打開的最大文件數量是有限的。
同樣，對於數據庫，如果連接數過多而沒有及時關閉的話，就可能會出現 "Can not connect to MySQL server Too many connections"，因爲數據庫連接是一種非常昂貴的資源，不可能無限制的被創建。
來看看如何正確關閉一個文件。
普通版：
def m1():
f = open("output.txt", "w")
f.write("python之禪")
這樣寫有一個潛在的問題，如果在調用 write 的過程中，出現了異常進而導致後續代碼無法繼續執行，close 方法無法被正常調用，因此資源就會一直被該程序佔用而無法被釋放。那麼該如何改進代碼呢？
進階版：
def m2():
f = open("output.txt", "w")
try:
f.write("python之禪")
except IOError:
print("oops error")
finally:
f.close()
改良版本的程序是對可能發生異常的代碼處進行 try 捕獲，使用 try/finally 語句，該語句表示如果在 try 代碼塊中程序出現了異常，後續代碼就不再執行，而直接跳轉到 except 代碼塊。而無論如何，finally 塊的代碼最終都會被執行。因此，只要把 close 放在 finally 代碼中，文件就一定會關閉。
高級版：
def m3():
with open("output.txt", "w") as f:
f.write("Python之禪")
一種更加簡潔、優雅的方式就是用 with 關鍵字。open 方法的返回值賦值給變量 f，當離開 with 代碼塊的時候，系統會自動調用 f.close() 方法， with 的作用和使用 try/finally 語句是一樣的。那麼它的實現原理是什麼？在講 with 的原理前要涉及到另外一個概念，就是上下文管理器（Context Manager）。
上下文管理器
任何實現了 __enter__() 和 __exit__() 方法的對象都可稱之爲上下文管理器，上下文管理器對象可以使用 with 關鍵字。顯然，文件（file）對象也實現了上下文管理器。
那麼文件對象是如何實現這兩個方法的呢？我們可以模擬實現一個自己的文件類，讓該類實現 __enter__() 和 __exit__() 方法。
class File():
def __init__(self, filename, mode):
self.filename = filename
self.mode = mode
def __enter__(self):
print("entering")
self.f = open(self.filename, self.mode)
return self.f
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
print("will exit")
self.f.close()
（1）當執行 with 語句的時候，對象的 __enter__() 方法被觸發， 它返回的值(如果有的話)會被賦值給 as 聲明的變量。對應應該就是你將要打開的那個文件對象。
（2）然後，with 語句塊裏面的代碼開始執行。對應的就是你將要打開的那個文件對象。
（3）最後，__exit__() 方法被觸發進行清理工作。對應的輸出是【in __exit__】。
因爲 File 類實現了上下文管理器，現在就可以使用 with 語句了。
with File('out.txt', 'w') as f:
print("writing")
f.write('hello, python')
這樣，你就無需顯式地調用 close 方法了，由系統自動去調用，哪怕中間遇到異常，close 方法也會被調用。
補充說明：
__exit__()方法的第三個參數包含了異常類型、異常值和追溯信息(如果有的話)。 __exit__()方法能自己決定怎樣利用這個異常信息，或者忽略它並返回一個None值。
如果 __exit__() 返回 True ，那麼異常會被清空，就好像什麼都沒發生一樣， with 語句後面的程序繼續在正常執行。
上面的例子還不支持多個with嵌套使用，下面是一個可以嵌套使用with語句的例子：
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
class Connection:
def __init__(self, address, family=AF_INET, type=SOCK_STREAM):
self.address = address
self.family = family
self.type = type
self.connections = []
def __enter__(self):
sock = socket(self.family, self.type)
sock.connect(self.address)
self.connections.append(sock)
return sock
def __exit__(self, exc_ty, exc_val, tb):
self.connections.pop().close()
conn = Connection(('www.python.org', 80))
with conn as s1:
print(s1)
with conn as s2:
print(s2)
contextlib
Python 還提供了一個 contextmanager 的裝飾器，更進一步簡化了上下文管理器的實現方式。通過 yield 將函數分割成兩部分，yield 之前的語句在 __enter__ 方法中執行，yield 之後的語句在 __exit__ 方法中執行。緊跟在 yield 後面的值是函數的返回值。
from contextlib import contextmanager
@contextmanager
def my_open(path, mode):
f = open(path, mode)
yield f
f.close()
with my_open('out.txt', 'w') as f:
f.write("hello , the simplest context manager")
總結
Python 提供了 with 語法用於簡化資源操作的後續清除操作，是 try/finally 的替代方法，實現原理建立在上下文管理器之上。此外，Python 還提供了一個 contextmanager 裝飾器，更進一步簡化上下管理器的實現方式。