python模块之subprocess

前言：人与人之间的交互的媒介是语言，那人与操作系统之间的交互是通过什么呢？没错是命令，例如Linux系统中的shell。那人与人交互后是想得到对方的回应，比如对方是否真的听懂了，对方听懂后的回应；当然人与操作系统也不例外，我们也可以得到操作系统的回应，如命令是否执行成功的状态码，执行命令成功后的输出结果。当然我们的python也可以完成这些命令的执行，这就要借助今天讲的subprocess库了。在讲subprocess模块之前不得不提一下os和commands模块。早期的Python版本中，我们主要是通过os.system()、os.popen().read()等函数来执行命令行指令的，另外还有一个很少使用的commands模块。但是从Python 2.4开始官方文档中建议使用的是subprocess模块，我们重要要介绍的是subprocess模块。

一、os和commands模块

函数名	描述
os.system(command)	返回命令执行状态码，而将命令执行结果输出到屏幕
os.popen(command).read()	可以获取命令执行结果，但是无法获取命令执行状态码
commands.getstatusoutput(command)	返回一个元组(命令执行状态码, 命令执行结果)

注：

1、os.popen(command)函数得到的是一个文件对象，因此除了read()方法外还支持write()等方法，具体要根据command来定；

2、commands模块只存在于Python 2.7中，且不支持windows平台，因此commands模块很少被使用。另外，commands模块实际上也是通过对os.popen()的封装来完成的。

1、os.system()函数实例

qinlang@qinlang-PC:~$ python3
Python 3.7.3 (default, Apr  3 2019, 05:39:12) 
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import os
>>> os.system('ls -hl')  ///不赋值时将结果和返回值直接输出到屏幕
总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
0
>>> a = os.system('ls -lh')  ///赋值时将结果输出到屏幕，将返回值赋给变量
总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
>>> a  ///调用变量时直接出现变量码，0代表命令执行成功
0
>>>

2、os.popen()函数实例

qinlang@qinlang-PC:~$ python3
Python 3.7.3 (default, Apr  3 2019, 05:39:12) 
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import os
>>> os.popen('ls -hl').read()  ///直接输出结果，无返回码，可将结果赋值给变量使用
'总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
'
>>>

commands具体实例就不展示了，现在电脑使用的是python3.7.3的版本，commands模块已经被subprocess完全代替了。

二、subprocess模块

1、简介

subprocess模块可以生成新的进程，连接到它们的input/output/error管道，同时获取它们的返回码。（此模块是python2.4之后才有的）这个模块的目的在于替换几个旧的模块和方法，如：os.system、os.spawn*

以下是subprocess常用函数及描述：

函数	描述
subprocess.run()	Python 3.5中新增的函数。执行指定的命令，等待命令执行完成后返回一个包含执行结果的CompletedProcess类的实例。
subprocess.call()	执行指定的命令，返回命令执行状态，其功能类似于os.system(cmd)。
subprocess.check_call()	Python 2.5中新增的函数。执行指定的命令，如果执行成功则返回状态码，否则抛出异常。其功能等价于subprocess.run(..., check=True)。
subprocess.check_output()	Python 2.7中新增的的函数。执行指定的命令，如果执行状态码为0则返回命令执行结果，否则抛出异常。
subprocess.getoutput(cmd)	接收字符串格式的命令，执行命令并返回执行结果，其功能类似于os.popen(cmd).read()和commands.getoutput(cmd)。
subprocess.getstatusoutput(cmd)	执行cmd命令，返回一个元组(命令执行状态, 命令执行结果输出)，其功能类似于commands.getstatusoutput()。

注：

subprocess.run()、subprocess.call()、subprocess.check_call()和subprocess.check_output()都是通过对subprocess.Popen的封装来实现的高级函数，因此如果我们需要更复杂功能时，可以通过subprocess.Popen来完成。
subprocess.getoutput()和subprocess.getstatusoutput()函数是来自Python 2.x的commands模块的两个遗留函数。它们隐式的调用系统shell，并且不保证其他函数所具有的安全性和异常处理的一致性。另外，它们从Python 3.3.4开始才支持Windows平台。

2、subprocess.run()函数实例

>>> import subprocess
>>> subprocess.run(['ls', '-lh'])  ///用法1、args是字符串序列（列表或者元组），命令执行后的结果输出到屏幕上，函数返回值CompletedProcess中包含有args和returncode；
总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
CompletedProcess(args=['ls', '-lh'], returncode=0)  
>>> subprocess.run('ls -lh', shell = True)  ///用法2：args是字符串时，shell必须为True，命令执行后的结果输出到屏幕上，函数返回值CompletedProcess中包含有args和returncode；
总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
CompletedProcess(args='ls -lh', returncode=0)
>>> subprocess.run('lsk -lh', shell = True, check = True)   ///用法3：args是字符串，指定shell为True，check为True，执行命令的进程以非0状态码退出，则会抛出一个CalledProcessError的异常
/bin/sh: 1: lsk: not found
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/lib/python3.7/subprocess.py", line 487, in run
    output=stdout, stderr=stderr)
subprocess.CalledProcessError: Command 'lsk -lh' returned non-zero exit status 127.
>>> subprocess.run(['ls', '-lh'],stdout = subprocess.PIPE)   ///用法4：args是字符串序列，指定stdout标准输出，命令执行后的结果输出到stdout中，函数返回值CompletedProcess中包含有args、returncode和stdout；
CompletedProcess(args=['ls', '-lh'], returncode=0, stdout=b'xe6x80xbbxe7x94xa8xe9x87x8f 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4xe6x9cx88  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4xe6x9cx88   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4xe6x9cx88  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4xe6x9cx88   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   3 20:52 Videos
')
>>>

3、subprocess.call()函数实例

qinlang@qinlang-PC:~$ python3
Python 3.7.3 (default, Apr  3 2019, 05:39:12) 
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import subprocess
>>> subprocess.call(['ls', '-lh'])  ///用法1：args为字符串序列，输出结果到屏幕，返回状态为0成功
总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
0
>>> subprocess.call('ls -hl', shell = True)   ///用法1：args为字符串，此时shell为True，输出结果到屏幕，返回状态为0成功
总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
0
>>> subprocess.call('ls -hl', shell = True, stdout=subprocess.PIPE)   ///输出结果到stdout
0

4、subprocess.check_call()函数实例

>>> subprocess.check_call(['ls', '-ls'])
总用量 2748
   4 drwxr-xr-x  3 root    root       4096 4月  10 18:17 appstore_deb_check
   4 drwxrwxrwx 10 root    root       4096 4月   9 12:47 dde_robot
   4 drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang    4096 4月   9 12:48 Desktop
   4 drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang    4096 4月   4 22:45 Documents
   4 drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang    4096 4月   6 15:37 Downloads
1508 -rw-r--r--  1 root    root    1541964 4月  16  2016 get-pip.py
1208 -rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1233079 4月   4 20:43 get-pip.zip
   4 drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang    4096 4月   4 14:21 Music
   4 drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang    4096 4月   3 20:46 Pictures
   4 drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang    4096 4月   3 20:52 Videos
0
>>> a = subprocess.check_call('ls -lh', shell = True)
总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos
>>> a
0
>>> a = subprocess.check_call('lss -lh', shell = True)  ///执行失败抛出CalledProcessError异常
/bin/sh: 1: lss: not found
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/lib/python3.7/subprocess.py", line 347, in check_call
    raise CalledProcessError(retcode, cmd)
subprocess.CalledProcessError: Command 'lss -lh' returned non-zero exit status 127.

5、subprocess.check_output()函数实例

>>> subprocess.check_output('ls -hl', shell = True)  ///执行成功输出结果
b'xe6x80xbbxe7x94xa8xe9x87x8f 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4xe6x9cx88  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4xe6x9cx88   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4xe6x9cx88  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4xe6x9cx88   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4xe6x9cx88   3 20:52 Videos
'
>>> subprocess.check_output('lsl -hl ', shell = True)  ///执行失败抛出CalledProcessError异常
/bin/sh: 1: lsl: not found
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/lib/python3.7/subprocess.py", line 395, in check_output
    **kwargs).stdout
  File "/usr/lib/python3.7/subprocess.py", line 487, in run
    output=stdout, stderr=stderr)
subprocess.CalledProcessError: Command 'lsl -hl ' returned non-zero exit status 127.

6、subprocess.getoutput()与subprocess.getstatusoutput()函数实例

>>> subprocess.getoutput('ls -hl')  //args为命令的字符串类型，返回字符串类型的执行成功后的结果，执行失败不会报错
'总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos'
>>> subprocess.getstatusoutput('ls -hl')  ///args为命令的字符串类型，返回元组类型的执行成功状态码0和结果
(0, '总用量 2.7M
drwxr-xr-x  3 root    root    4.0K 4月  10 18:17 appstore_deb_check
drwxrwxrwx 10 root    root    4.0K 4月   9 12:47 dde_robot
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   9 12:48 Desktop
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 22:45 Documents
drwxr-xr-x  4 qinlang qinlang 4.0K 4月   6 15:37 Downloads
-rw-r--r--  1 root    root    1.5M 4月  16  2016 get-pip.py
-rw-r--r--  1 qinlang qinlang 1.2M 4月   4 20:43 get-pip.zip
drwxr-xr-x  3 qinlang qinlang 4.0K 4月   4 14:21 Music
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:46 Pictures
drwxr-xr-x  2 qinlang qinlang 4.0K 4月   3 20:52 Videos')
>>> subprocess.getstatusoutput('ls -hl /lksks')  ///执行失败返回元组类型的状态码2和结果
(2, "ls: 无法访问'/lksks': 没有那个文件或目录")

三、subprocess.Popen

1、简介

实际上以上所有的方法都是通过对subprocess.Popen类型封装来实现的，该类用于在一个新的进程中执行一个子程序。当我们无法通过以上高级函数来完成所需工作的时，我们可以考虑使用封装subprocess.Popen来完成。

2、subprocess.Popen的构造函数

class subprocess.Popen(args, bufsize=-1, executable=None, stdin=None, stdout=None, stderr=None, 
    preexec_fn=None, close_fds=True, shell=False, cwd=None, env=None, universal_newlines=False,
    startup_info=None, creationflags=0, restore_signals=True, start_new_session=False, pass_fds=())

参数说明：

args： 要执行的shell命令，可以是字符串，也可以是命令各个参数组成的序列。当该参数的值是一个字符串时，该命令的解释过程是与平台相关的，因此通常建议将args参数作为一个序列传递。
bufsize： 指定缓存策略，0表示不缓冲，1表示行缓冲，其他大于1的数字表示缓冲区大小，负数表示使用系统默认缓冲策略。
stdin, stdout, stderr： 分别表示程序标准输入、输出、错误句柄。
preexec_fn： 用于指定一个将在子进程运行之前被调用的可执行对象，只在Unix平台下有效。
close_fds： 如果该参数的值为True，则除了0,1和2之外的所有文件描述符都将会在子进程执行之前被关闭。
shell： 该参数用于标识是否使用shell作为要执行的程序，如果shell值为True，则建议将args参数作为一个字符串传递而不要作为一个序列传递。
cwd： 如果该参数值不是None，则该函数将会在执行这个子进程之前改变当前工作目录。
env： 用于指定子进程的环境变量，如果env=None，那么子进程的环境变量将从父进程中继承。如果env!=None，它的值必须是一个映射对象。
universal_newlines： 如果该参数值为True，则该文件对象的stdin，stdout和stderr将会作为文本流被打开，否则他们将会被作为二进制流被打开。
startupinfo和creationflags： 这两个参数只在Windows下有效，它们将被传递给底层的CreateProcess()函数，用于设置子进程的一些属性，如主窗口的外观，进程优先级等。

3、 subprocess.Popen类的实例可调用的方法

方法	描述
Popen.poll()	用于检查子进程（命令）是否已经执行结束，没结束返回None，结束后返回状态码。
Popen.wait(timeout=None)	等待子进程结束，并返回状态码；如果在timeout指定的秒数之后进程还没有结束，将会抛出一个TimeoutExpired异常。
Popen.communicate(input=None, timeout=None)	该方法可用来与进程进行交互，比如发送数据到stdin，从stdout和stderr读取数据，直到到达文件末尾。 input：表示将发送到子进程的字符串数据，默认为None； timeout：超时判断，若超过timeout秒后仍未结束则抛出TimeoutExpired异常； communicate返回值：一个元组(stdout_data, stderr_data)
Popen.send_signal(signal)	发送指定的信号给这个子进程。
Popen.terminate()	停止该子进程。
Popen.kill()	杀死该子进程。

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