• Python标准库06 子进程 (subprocess包)


    作者:Vamei 出处:http://www.cnblogs.com/vamei 欢迎转载,也请保留这段声明。谢谢!

    谢谢Tolbkni Kao帮我纠正错误

     

    这里的内容以Linux进程基础Linux文本流为基础。subprocess包主要功能是执行外部的命令和程序。比如说,我需要使用wget下载文件。我在Python中调用wget程序。从这个意义上来说,subprocess的功能与shell类似。

     

    subprocess以及常用的封装函数

    当我们运行python的时候,我们都是在创建并运行一个进程。正如我们在Linux进程基础中介绍的那样,一个进程可以fork一个子进程,并让这个子进程exec另外一个程序。在Python中,我们通过标准库中的subprocess包来fork一个子进程,并运行一个外部的程序(fork,exec见Linux进程基础)。

     

    subprocess包中定义有数个创建子进程的函数,这些函数分别以不同的方式创建子进程,所以我们可以根据需要来从中选取一个使用。另外subprocess还提供了一些管理标准流(standard stream)和管道(pipe)的工具,从而在进程间使用文本通信。

     

    使用subprocess包中的函数创建子进程的时候,要注意:

    1) 在创建子进程之后,父进程是否暂停,并等待子进程运行。

    2) 函数返回什么

    3) 当returncode不为0时,父进程如何处理。

     

    subprocess.call()
    父进程等待子进程完成
    返回退出信息(returncode,相当于exit code,见Linux进程基础)

     

    subprocess.check_call()

    父进程等待子进程完成

    返回0

    检查退出信息,如果returncode不为0,则举出错误subprocess.CalledProcessError,该对象包含有returncode属性,可用try...except...来检查(见Python错误处理)。

     

    subprocess.check_output()

    父进程等待子进程完成

    返回子进程向标准输出的输出结果

    检查退出信息,如果returncode不为0,则举出错误subprocess.CalledProcessError,该对象包含有returncode属性和output属性,output属性为标准输出的输出结果,可用try...except...来检查。

     

    这三个函数的使用方法相类似,我们以subprocess.call()来说明:

    import subprocess
    rc = subprocess.call(["ls","-l"])

    我们将程序名(ls)和所带的参数(-l)一起放在一个表中传递给subprocess.call()

     

    可以通过一个shell来解释一整个字符串:

    import subprocess
    out = subprocess.call("ls -l", shell=True)
    out = subprocess.call("cd ..", shell=True)

    我们使用了shell=True这个参数。这个时候,我们使用一整个字符串,而不是一个表来运行子进程。Python将先运行一个shell,再用这个shell来解释这整个字符串。

    shell命令中有一些是shell的内建命令,这些命令必须通过shell运行,$cd。shell=True允许我们运行这样一些命令。

     

    Popen()

    实际上,我们上面的三个函数都是基于Popen()的封装(wrapper)。这些封装的目的在于让我们容易使用子进程。当我们想要更个性化我们的需求的时候,就要转向Popen类,该类生成的对象用来代表子进程。

     

    与上面的封装不同,Popen对象创建后,主程序不会自动等待子进程完成。我们必须调用对象的wait()方法,父进程才会等待 (也就是阻塞block):

    import subprocess
    child = subprocess.Popen(["ping","-c","5","www.google.com"])
    print("parent process")

    从运行结果中看到,父进程在开启子进程之后并没有等待child的完成,而是直接运行print。

     

    对比等待的情况:

    import subprocess
    child = subprocess.Popen(["ping","-c","5","www.google.com"])
    child.wait()
    print("parent process")

     

    此外,你还可以在父进程中对子进程进行其它操作,比如我们上面例子中的child对象:

    child.poll()           # 检查子进程状态

    child.kill()           # 终止子进程

    child.send_signal()    # 向子进程发送信号

    child.terminate()      # 终止子进程

     

    子进程的PID存储在child.pid

     

    子进程的文本流控制

    (沿用child子进程) 子进程的标准输入,标准输出和标准错误也可以通过如下属性表示:

    child.stdin

    child.stdout

    child.stderr

     

    我们可以在Popen()建立子进程的时候改变标准输入、标准输出和标准错误,并可以利用subprocess.PIPE将多个子进程的输入和输出连接在一起,构成管道(pipe):

    import subprocess
    child1 = subprocess.Popen(["ls","-l"], stdout=subprocess.PIPE)
    child2 = subprocess.Popen(["wc"], stdin=child1.stdout,stdout=subprocess.PIPE)
    out = child2.communicate()
    print(out)

    subprocess.PIPE实际上为文本流提供一个缓存区。child1的stdout将文本输出到缓存区,随后child2的stdin从该PIPE中将文本读取走。child2的输出文本也被存放在PIPE中,直到communicate()方法从PIPE中读取出PIPE中的文本。

    要注意的是,communicate()是Popen对象的一个方法,该方法会阻塞父进程,直到子进程完成。

     

    我们还可以利用communicate()方法来使用PIPE给子进程输入:

    import subprocess
    child = subprocess.Popen(["cat"], stdin=subprocess.PIPE)
    child.communicate("vamei")

    我们启动子进程之后,cat会等待输入,直到我们用communicate()输入"vamei"。

     

    通过使用subprocess包,我们可以运行外部程序。这极大的拓展了Python的功能。如果你已经了解了操作系统的某些应用,你可以从Python中直接调用该应用(而不是完全依赖Python),并将应用的结果输出给Python,并让Python继续处理。shell的功能(比如利用文本流连接各个应用),就可以在Python中实现。

     

    总结

    subprocess.call, subprocess.check_call(), subprocess.check_output()

    subprocess.Popen(), subprocess.PIPE

    Popen.wait(), Popen.communicate()

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