Gestores de Contexto

Los gestores de contexto o context managers permiten asignar o liberar recursos de una forma expresa. El ejemplo más usado es el with. Imagínate que tienes dos operaciones relacionadas que te gustaría ejecutar con un determinado código de por medio. Los gestores de contexto te permiten hacer precisamente esto. Veamos un ejemplo:

with open('fichero', 'w') as opened_file:
    opened_file.write('Hola!')

En el ejemplo anterior se abre el fichero, se escriben unos datos y se cierra automáticamente. Si se produce un error al intentar abrir el fichero o al intentar escribir contenido en el, el fichero se cierra al final. El siguiente código sería el equivalente con manejo de excepciones.

file = open('fichero', 'w')
try:
    file.write('Hola!')
finally:
    file.close()

Al comparar los ejemplos anteriores podemos ver que gran cantidad de código repetido es eliminado al usar with. La principal ventaja del uso de with es que se asegura que el fichero se cierra, sin importar lo que hay en el bloque de código.

En general, los usos más comunes de los gestores de contexto son bloquear y liberar recursos, como en el ejemplo que acabamos de ver con un fichero.

Vamos a ver como podemos implementar nuestro propio gestor de contexto. Esto sin duda te permitirá entender que es lo que pasa por debajo.

Implementando un Gestor de Contexto I

Todo gestor de contextos tiene que tener al menos unos métodos __enter__ y un __exit__ definidos. Vamos a crear nuestro propio gestor de contextos para abrir un fichero:

class File(object):
    def __init__(self, file_name, method):
        self.file_obj = open(file_name, method)
    def __enter__(self):
        return self.file_obj
    def __exit__(self, type, value, traceback):
        self.file_obj.close()

Una vez definidos los métodos __enter__ y __exit__ en nuestra clase ya podemos hacer uso del with de la misma forma que vimos anteriormente. Vamos a probarlo:

with File('demo.txt', 'w') as opened_file:
    opened_file.write('Hola!')

Nuestro método __exit__ acepta tres argumentos, más adelante veremos porqué.

Pero antes, analicemos lo que pasa por debajo:

1. La sentencia with almacena el método __exit__ de la clase File.
2. Llama al método __enter__ de la clase.
3. El método __enter__ abre el fichero y lo devuelve.
4. El fichero abierto es pasado a opened_file.
5. Escribimos en él usando .write().
6. La sentencia with llama al método __exit__.
7. Por último el método __exit__ cierra el fichero.

Manejando Excepciones

En el ejemplo anterior no hemos hablado sobre los argumentos type, value y traceback que tenía el método __exit__. Entre los pasos 4 y 6 anteriores, si ocurre una excepción, Python pasa estas tres variables al método __exit__. Esto es lo que permite a __exit__ decidir como cerrar el fichero y si realizar algún otro tipo de acción.

¿Que pasaría si tuviéramos una excepción? Por ejemplo, tal vez podríamos estar accediendo a a un método que no existe:

with File('demo.txt', 'w') as opened_file:
    # Este método no existe.
    opened_file.undefined_function('Hola!')

Veamos ahora todo lo que ocurre cuando with se encuentra con una excepción.

1. Se pasa el type, value y traceback del error al método __exit__.
2. Se delega en el __exit__ la gestión de la excepción.
3. Si __exit__ devuelve True, significa que la excepción ha sido manejada correctamente.
4. Si algo diferente a True es devuelto, una excepción es lanzada por la sentencia with.

En nuestro caso el método __exit__ devuelve None (ya que no hemos especificado ningún valor de retorno). Por lo tanto y como hemos explicado, with lanzará la siguiente excepción:

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
AttributeError: 'file' object has no attribute 'undefined_function'

Vamos a dar un paso más y manejar la excepción en el método __exit__, ademas de devolver True:

class File(object):
    def __init__(self, file_name, method):
        self.file_obj = open(file_name, method)
    def __enter__(self):
        return self.file_obj
    def __exit__(self, type, value, traceback):
        print("La excepción fue manejada")
        self.file_obj.close()
        return True

with File('demo.txt', 'w') as opened_file:
    opened_file.undefined_function()

# Output: La excepción fue manejada

Podemos ver ahora como __exit__ devuelve True, por lo tanto with ya no lanza ninguna excepción.

Esta no es la única forma de implementar Gestor de Contexto. Existe otra forma que explicaremos en la siguiente sección.

Implementando un Gestor de Contexto II

También podemos implementar un gestor de contexto usando decoradores y generadores. Python viene con un módulo llamado contextlib para este propósito. En vez de crear una clase, podemos usar una función genérica. Veamos un ejemplo sencillo, aunque tal vez no muy útil.

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def open_file(name):
    f = open(name, 'w')
    try:
        yield f
    finally:
        f.close()

La verdad que esta forma de implementar el gestor de contexto parece mucho más fácil e intuitiva. Sin embargo esta forma requiere de algo de conocimiento previo acerca de los generadores, decoradores y la sentencia yield. En este ejemplo no hemos capturado ninguna excepción que pueda ocurrir.

Vamos a verlo parte por parte:

1. Python se encuentra con la palabra yield, por lo que crea un generador en vez de una función normal.
2. Debido al uso del decorador, contexmanager es llamado con la función open_file como argumento.
3. El decorador contextmanager devuelve el generador envuelto con el objeto GeneratorContextManager.
4. El GeneratorContextManager es asignado a la función open_file. Por lo tanto, cuando llamamos a la función open_file estamos en realidad usando un objeto de la clase GeneratorContextManager.

Ahora que ya sabemos esto, podemos usar nuestro nuevo gestor de contexto de la siguiente forma:

with open_file('some_file') as f:
    f.write('hola!')