实现一个自定义上下文管理器，用于测量代码块的执行时间

题目

实现一个自定义上下文管理器，用于测量代码块的执行时间

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐

考点

上下文管理器, 时间测量, with语句, 异常处理

快速回答

实现要点：

• 使用__enter__记录开始时间
• 使用__exit__计算时间差并输出
• 处理异常时保持计时功能
• 支持自定义时间单位和输出格式

1. 核心原理

Python上下文管理器通过__enter__和__exit__方法实现：

• __enter__：进入上下文时执行，返回资源对象
• __exit__：退出上下文时执行，处理清理工作

2. 代码实现

import time

class Timer:
    def __init__(self, unit='s', fmt='{:.4f}'):
        self.unit = unit  # 时间单位（'s','ms'）
        self.fmt = fmt    # 输出格式

    def __enter__(self):
        self.start = time.perf_counter()
        return self  # 返回自身以便访问结果

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        self.end = time.perf_counter()
        self.duration = self.end - self.start

        # 单位转换
        if self.unit == 'ms':
            self.duration *= 1000

        # 异常处理：返回False会传播异常，True则抑制
        print(f"Execution time: {self.fmt.format(self.duration)}{self.unit}")
        return False  

# 使用示例
with Timer(unit='ms') as t:
    time.sleep(0.5)
    # 此处可引发异常测试
print(f"外部访问: {t.duration:.2f}ms")

3. 最佳实践

• 高精度计时：使用perf_counter()而非time()，避免系统时间调整影响
• 异常安全：在__exit__中处理异常后应返回False（不抑制异常）
• 资源访问：通过返回self允许外部访问计时结果
• 灵活性：支持自定义单位和输出格式

4. 常见错误

• 错误计时：在__init__中初始化时间（应在__enter__）
• 忽略异常：__exit__中直接返回True会吞掉异常
• 精度不足：使用time.time()可能受系统时钟影响

5. 扩展知识

• 上下文管理器协议：__exit__接收三个异常参数（类型/值/回溯）
• 替代实现：使用@contextmanager装饰器+生成器：

  from contextlib import contextmanager
  
  @contextmanager
  def timer(unit='s'):
      start = time.perf_counter()
      try:
          yield  # 在此处执行代码块
      finally:
          end = time.perf_counter()
          duration = (end - start) * (1000 if unit=='ms' else 1)
          print(f"Time: {duration:.4f}{unit}")

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