【Python】 子进程创建与使用subprocess

subprocess

*****本文参考了Vamei大神的http://www.cnblogs.com/vamei/archive/2012/09/23/2698014.html 　

　运用subprocess包可以在运行python的进程下进一步开启一个子进程，创建子进程要注意

　　　　1. 父进程是否暂停

　　　　2.创建出的子进程返回了什么

　　　　3.执行出错，即返回的code不是0的时候应该如何处理

　　subprocess包提供了三个开启子进程的方法，subprocess.call() , subprocess.check_call() , subprocess.check_output()，给三者传递命令字符串作为参数。可以用(['ping','www.baidu.com','-c','3'])这种列表的形式，同时也可以是("ping www.baidu.com -c 3") 这种形式。在开启子进程的时候，可以加上shell=True的参数来让python开启一个shell，通过shell来解释获得的命令。一般在windows下运行的程序最好都把shell=True加上，这样才能顺利地执行dos命令，但是linux下似乎不加也没啥关系。因为linux下未指明用shell执行的话会调用/bin/sh来执行，问题不大，但是dos下系统不会默认用cmd.exe来执行命令，所以要加上shell=True。

　　subprocess.call ； subprocess.check_call ； subprocess.check_output  这三者的区别在于，返回的值分别是，子进程的执行返回码；若返回码是0则返回0，否则出错的话raise起CalledProcessError，可以用except处理之；若返回码是0则返回子进程向stdout输出的结果，否则也raise起CalledProcessError。另外，这三个方法都是让父进程挂起等待的，在子进程结束之前，父进程不会继续往下运行。

　　另外从本质上讲，上述三个方法都是对subprocess.Popen方法的一个包装，Popen开启的子进程是不会让父进程等待其完成的，除非调用了wait()方法：

child = subprocess.Popen("...",shell=True)
print "Hello"
"""
很可能hello在子进程的输出之前就被打印出来了，因为父进程不等child子进程运行完
"""

child = subprocess.Popen("...",shell=True)
child.wait()
print "Hello"
"""
这就不一样，父进程一定会等子进程运行完，给出完整的结果之后再继续往下执行。相当于wait函数挂起了父进程。
"""

 　　此外，上面代码里的child这个对象还有其他的一些方法：

　　　　child.poll()　　返回子进程运行状态，主要是两种结果，None代表尚未运行完，而一个返回码则代表已经运行完成并且是成功或失败了

　　　　child.kill()　　强行终止子进程

　　　　child.send_signal(...)　　向子进程发送一个信号（具体信号是以什么方式表示不清楚，还待研究）

　　　　child.terminate()　　终止子进程

　　　　child.pid　　子进程的pid

　　　　child.returncode　　子进程的返回码

　　　　child.stdin/stdout/stderr　　　　子进程的标准输入流，标准输出和标准错误输出，都是类文件对象

■　　文本流控制

　　每个子进程对象都有stdin/stdout/stderr三个对象，而在Popen开启子进程的时候，可以设置这三个对象。比如

child1 = subprocess.Popen("cmd1",shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
'''
child1的stdout被设置成管道，可以把它理解成一个第三方托管机构，
因为不设置的话child1的stdout的内容就直接被打印到父进程的stdout里了，
设置成管道之后内容被导入了PIPEという名の第三方托管机构里
'''
child2 = subprocess.Popen("cmd2",shell=True,stdin=child1.stdout,stdout=subprocess.PIPE)
'''
把child2的stdin设置成了child1的stdout，也就是之前那个第三方机构，这么一来就实现了两个子进程之间的数据通信了。
而把child2的stdout也设置成第三方，是因为不想让child2的输出就直接这么输出到父进程的stdout里，而要对它做一些处理
'''
stdout,tmp = child2.communicate()
'''
因为child2的输出不用再转给个child3去处理，就用communicate方法把第三方机构那里的数据取出来放进一个变量里。
注意，这里的stdout已经是个str对象了，communicate出来的都是字符串了
communicate方法自带wait功能，会让父进程挂起等待所有子进程结束
communicate会返回一个元组，但是像在这个例子中没有设置stderr=PIPE,所以元组中的第二项原本属于stderr的值的地方的tmp的值是None，如果设置了其为PIPE，由于没有错误信息tmp是""。这点是有区别的。
'''
print "We have result:
%s"%(stdout)    #代表了把stdout做一些处理后再输出

 ■　　Popen方法

　　Popen就是开启一个新的子进程，常用的几个参数正如上面所提的cmd,shell,stdin,stdout,stderr来指定开启的子进程的一些属性。

　　除此之外还有以下的参数：

　　　　close_fds　　默认为False，设置为True的情况下会在子进程执行之前关闭所有除了0,1,2之外的所有文件都关闭（虽然不知道有什么意义）

　　　　cwd　　默认None,可以为子进程设置工作目录

　　盗了张图（http://www.cnblogs.com/zhoug2020/p/5079407.html）

　　

　　实际上，我一般都是这么干的：

import subprocess

p = subprocess.Popen("CMD",shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
stdout,stderr = p.communicate()
if stderr != "":
    print "ERROR:"+stderr
else：
    print "RESULT:"+stdout

*这篇文章（http://www.tuicool.com/articles/bUNJ7v）提供了一个解决大量并发开启子进程时出bug的方案，同时也给了一个如何为一个子进程设置超时的方法，值得看一下：

def timeout_command(command, timeout):
    start = datetime.datetime.now()
    process = subprocess.Popen(command, bufsize=10000, stdout=subprocess.PIPE, close_fds=True)
        '''
        这个循环就是为子进程设置了超时功能，感觉还挺巧妙的。。
        '''
    while process.poll() is None:
        time.sleep(0.1)
        now = datetime.datetime.now()
        if (now - start).seconds> timeout:
        try:
            process.terminate()
        except Exception,e:
            return None
        return None
    out = process.communicate()[0]
    if process.stdin:
        process.stdin.close()
    if process.stdout:
        process.stdout.close()
    if process.stderr:
        process.stderr.close()
    try:
        process.kill()
    except OSError:
        pass
    return out

 ■　　关于实时获取子进程输出的方法

　　之前用过的所有subprocess.Popen方法吧，打开的子进程都比较短小，其命令基本上都可以在一秒内完成。所以在communicate的时候都没有显示出什么不妥的地方。但是碰到一些比较大，运行时间比较长的命令时，communicate就显得有些不太好了，因为到命令运行完成或者缓冲区满为止，子进程对象是不会向程序返回输出内容的。此时就需要变通一点不要使用communicate了。

　　一个解决的办法是这样的：

import subprocess
import sys

p = subprocess.Popen('cmd',shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)

while p.poll() is None:    #当子进程没有完成之前
    char = p.stdout.read(1)
    sys.stdout.write(char)

stdout,stderr = p.communicate()
sys.stdout.write(stdout)

　　观察这段程序，可以看到，当子进程没有结束之前，循环将不断地从子进程的stdout中读取一个字符的数据然后写到父进程的stdout中。如果子进程较长时间没有明文进入stdout的话也可以在循环中加上一个time.sleep来控制循环频率。下面再加上communicate是为了保证信息输出的完整性。因为当子进程结束之后，有可能stdout还没有读取光，如果不加communicate的话那么还剩余在stdout中的信息就丢失了。如果子进程在stderr中有输出那么也可以放在communicate后面判断。另外也可以在建立p对象的时候把stderr参宿设置为subprocess.STDOUT来把子进程的stderr输出重定向到stdout中。

　　*测试的时候，把一个每sleep1秒就向stdout写入一些信息的脚本当做子进程。但是发现以上方法并不奏效。想了下之后，记起来python在写文件的时候是会有缓冲区这个设定的。也就是说，子进程代码中的write被调用后stdout并不马上把信息输出到stdout中。解决办法就是用file对象（这里是sys.stdout）调用flush()方法来清空缓存并写入文件。