Python標準庫06 子進程 (subprocess包)

作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載，也請保留這段聲明。謝謝！

謝謝Tolbkni Kao幫我糾正錯誤

 

這裡的內容以Linux進程基礎和Linux文字資料流為基礎。subprocess包主要功能是執行外部的命令和程式。比如說，我需要使用wget下載檔案。我在Python中調用wget程式。從這個意義上來說，subprocess的功能與shell類似。

 

1. subprocess以及常用的封裝函數

當我們運行python的時候，我們都是在建立並運行一個進程。正如我們在Linux進程基礎中介紹的那樣，一個進程可以fork一個子進程，並讓這個子進程exec另外一個程式。在Python中，我們通過標準庫中的subprocess包來fork一個子進程，並運行一個外部的程式(fork，exec見Linux進程基礎)。

 

subprocess包中定義有數個建立子進程的函數，這些函數分別以不同的方式建立子進程，所以我們可以根據需要來從中選取一個使用。另外subprocess還提供了一些管理標準流(standard stream)和管道(pipe)的工具，從而在進程間使用文本通訊。

 

使用subprocess包中的函數建立子進程的時候，要注意:

1) 在建立子進程之後，父進程是否暫停，並等待子進程運行。

2) 函數返回什麼

3) 當returncode不為0時，父進程如何處理。

 

subprocess.call()
父進程等待子進程完成
返回退出資訊(returncode，相當於exit code，見Linux進程基礎)

 

subprocess.check_call()

父進程等待子進程完成

返回0

檢查退出資訊，如果returncode不為0，則舉出錯誤subprocess.CalledProcessError，該對象包含有returncode屬性，可用try...except...來檢查(見Python錯誤處理)。

 

subprocess.check_output()

父進程等待子進程完成

返回子進程向標準輸出的輸出結果

檢查退出資訊，如果returncode不為0，則舉出錯誤subprocess.CalledProcessError，該對象包含有returncode屬性和output屬性，output屬性為標準輸出的輸出結果，可用try...except...來檢查。

 

這三個函數的使用方法相類似，我們以subprocess.call()來說明:

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

我們將程式名(ls)和所帶的參數(-l)一起放在一個表中傳遞給subprocess.call()

 

可以通過一個shell來解釋一整個字串:

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

我們使用了shell=True這個參數。這個時候，我們使用一整個字串，而不是一個表來運行子進程。Python將先運行一個shell，再用這個shell來解釋這整個字串。

shell命令中有一些是shell的內建命令，這些命令必須通過shell運行，$cd。shell=True允許我們運行這樣一些命令。

 

2. Popen

實際上，我們上面的三個函數都是基於Popen()的封裝(wrapper)。這些封裝的目的在於讓我們容易使用子進程。當我們想要更個人化我們的需求的時候，就要轉向Popen類，該類產生的對象用來代表子進程。

 

與上面的封裝不同，Popen對象建立後，主程式不會自動等待子進程完成。我們必須調用對象的wait()方法，父進程才會等待 (也就是阻塞block)：

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

從運行結果中看到，父進程在開啟子進程之後並沒有等待child的完成，而是直接運行print。

 

對比等待的情況:

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

 

此外，你還可以在父進程中對子進程進行其它操作，比如我們上面例子中的child對象:

child.poll()           # 檢查子進程狀態

child.kill()           # 終止子進程

child.send_signal()    # 向子進程發送訊號

child.terminate()      # 終止子進程

 

子進程的PID儲存在child.pid

 

3. 子進程的文字資料流控制

(沿用child子進程) 子進程的標準輸入，標準輸出和標準錯誤也可以通過如下屬性工作表示:

child.stdin

child.stdout

child.stderr

 

我們可以在Popen()建立子進程的時候改變標準輸入、標準輸出和標準錯誤，並可以利用subprocess.PIPE將多個子進程的輸入和輸出串連在一起，構成管道(pipe):

import subprocesschild1 = subprocess.Popen(["ls","-l"], stdout=subprocess.PIPE)child2 = subprocess.Popen(["wc"], stdin=child1.stdout,stdout=subprocess.PIPE)
out = child2.communicate()
print(out)

subprocess.PIPE實際上為文字資料流提供一個緩衝區。child1的stdout將文本輸出到緩衝區，隨後child2的stdin從該PIPE中將文本讀取走。child2的輸出文本也被存放在PIPE中，直到communicate()方法從PIPE中讀取出PIPE中的文本。

要注意的是，communicate()是Popen對象的一個方法，該方法會阻塞父進程，直到子進程完成。

 

我們還可以利用communicate()方法來使用PIPE給子進程輸入:

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

我們啟動子進程之後，cat會等待輸入，直到我們用communicate()輸入"vamei"。

 

通過使用subprocess包，我們可以運行外部程式。這極大的拓展了Python的功能。如果你已經瞭解了作業系統的某些應用，你可以從Python中直接調用該應用(而不是完全依賴Python)，並將應用的結果輸出給Python，並讓Python繼續處理。shell的功能(比如利用文字資料流串連各個應用)，就可以在Python中實現。

 

總結:

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

subprocess.Popen(), subprocess.PIPE

Popen.wait(), Popen.communicate()