Python子進(jìn)程 (subprocess包)

subprocess以及常用的封裝函數(shù)

當(dāng)我們運(yùn)行python的時(shí)候，我們都是在創(chuàng)建并運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程。正如我們?cè)?a href='/map/linux/' style='color:#000;font-size:inherit;'>Linux進(jìn)程基礎(chǔ)中介紹的那樣，一個(gè)進(jìn)程可以fork一個(gè)子進(jìn)程，并讓這個(gè)子進(jìn)程exec另外一個(gè)程序。在Python中，我們通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的subprocess包來(lái)fork一個(gè)子進(jìn)程，并運(yùn)行一個(gè)外部的程序(fork，exec見(jiàn)Linux進(jìn)程基礎(chǔ))。

subprocess包中定義有數(shù)個(gè)創(chuàng)建子進(jìn)程的函數(shù)，這些函數(shù)分別以不同的方式創(chuàng)建子進(jìn)程，所以我們可以根據(jù)需要來(lái)從中選取一個(gè)使用。另外subprocess還提供了一些管理標(biāo)準(zhǔn)流(standard stream)和管道(pipe)的工具，從而在進(jìn)程間使用文本通信。
使用subprocess包中的函數(shù)創(chuàng)建子進(jìn)程的時(shí)候，要注意:
1) 在創(chuàng)建子進(jìn)程之后，父進(jìn)程是否暫停，并等待子進(jìn)程運(yùn)行。
2) 函數(shù)返回什么
3) 當(dāng)returncode不為0時(shí)，父進(jìn)程如何處理。
subprocess.call()
父進(jìn)程等待子進(jìn)程完成
返回退出信息(returncode，相當(dāng)于exit code，見(jiàn)Linux進(jìn)程基礎(chǔ))
subprocess.check_call()
父進(jìn)程等待子進(jìn)程完成
返回0
檢查退出信息，如果returncode不為0，則舉出錯(cuò)誤subprocess.CalledProcessError，該對(duì)象包含有returncode屬性，可用try...except...來(lái)檢查(見(jiàn)Python錯(cuò)誤處理)。
subprocess.check_output()
父進(jìn)程等待子進(jìn)程完成
返回子進(jìn)程向標(biāo)準(zhǔn)輸出的輸出結(jié)果
檢查退出信息，如果returncode不為0，則舉出錯(cuò)誤subprocess.CalledProcessError，該對(duì)象包含有returncode屬性和output屬性，output屬性為標(biāo)準(zhǔn)輸出的輸出結(jié)果，可用try...except...來(lái)檢查。
這三個(gè)函數(shù)的使用方法相類(lèi)似，我們以subprocess.call()來(lái)說(shuō)明:
import subprocess
rc = subprocess.call(["ls","-l"])
我們將程序名(ls)和所帶的參數(shù)(-l)一起放在一個(gè)表中傳遞給subprocess.call()
可以通過(guò)一個(gè)shell來(lái)解釋一整個(gè)字符串:
import subprocess
out = subprocess.call("ls -l", shell=True)
out = subprocess.call("cd ..", shell=True)
我們使用了shell=True這個(gè)參數(shù)。這個(gè)時(shí)候，我們使用一整個(gè)字符串，而不是一個(gè)表來(lái)運(yùn)行子進(jìn)程。Python將先運(yùn)行一個(gè)shell，再用這個(gè)shell來(lái)解釋這整個(gè)字符串。
shell命令中有一些是shell的內(nèi)建命令，這些命令必須通過(guò)shell運(yùn)行，$cd。shell=True允許我們運(yùn)行這樣一些命令。
Popen()
實(shí)際上，我們上面的三個(gè)函數(shù)都是基于Popen()的封裝(wrapper)。這些封裝的目的在于讓我們?nèi)菀资褂米舆M(jìn)程。當(dāng)我們想要更個(gè)性化我們的需求的時(shí)候，就要轉(zhuǎn)向Popen類(lèi)，該類(lèi)生成的對(duì)象用來(lái)代表子進(jìn)程。
與上面的封裝不同，Popen對(duì)象創(chuàng)建后，主程序不會(huì)自動(dòng)等待子進(jìn)程完成。我們必須調(diào)用對(duì)象的wait()方法，父進(jìn)程才會(huì)等待 (也就是阻塞block)：
import subprocess
child = subprocess.Popen(["ping","-c","5","www.google.com"])
print("parent process")
從運(yùn)行結(jié)果中看到，父進(jìn)程在開(kāi)啟子進(jìn)程之后并沒(méi)有等待child的完成，而是直接運(yùn)行print。
對(duì)比等待的情況:
import subprocess
child = subprocess.Popen(["ping","-c","5","www.google.com"])
child.wait()
print("parent process")
此外，你還可以在父進(jìn)程中對(duì)子進(jìn)程進(jìn)行其它操作，比如我們上面例子中的child對(duì)象:
child.poll()           # 檢查子進(jìn)程狀態(tài)
child.kill()           # 終止子進(jìn)程
child.send_signal()    # 向子進(jìn)程發(fā)送信號(hào)
child.terminate()      # 終止子進(jìn)程
子進(jìn)程的PID存儲(chǔ)在child.pid
子進(jìn)程的文本流控制
(沿用child子進(jìn)程) 子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入，標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤也可以通過(guò)如下屬性表示:
child.stdin
child.stdout
child.stderr
我們可以在Popen()建立子進(jìn)程的時(shí)候改變標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤，并可以利用subprocess.PIPE將多個(gè)子進(jìn)程的輸入和輸出連接在一起，構(gòu)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實(shí)際上為文本流提供一個(gè)緩存區(qū)。child1的stdout將文本輸出到緩存區(qū)，隨后child2的stdin從該P(yáng)IPE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(duì)象的一個(gè)方法，該方法會(huì)阻塞父進(jìn)程，直到子進(jìn)程完成。
我們還可以利用communicate()方法來(lái)使用PIPE給子進(jìn)程輸入:
import subprocess
child = subprocess.Popen(["cat"], stdin=subprocess.PIPE)
child.communicate("vamei")
我們啟動(dòng)子進(jìn)程之后，cat會(huì)等待輸入，直到我們用communicate()輸入"vamei"。
通過(guò)使用subprocess包，我們可以運(yùn)行外部程序。這極大的拓展了Python的功能。如果你已經(jīng)了解了操作系統(tǒng)的某些應(yīng)用，你可以從Python中直接調(diào)用該應(yīng)用(而不是完全依賴(lài)Python)，并將應(yīng)用的結(jié)果輸出給Python，并讓Python繼續(xù)處理。shell的功能(比如利用文本流連接各個(gè)應(yīng)用)，就可以在Python中實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)分析師培訓(xùn)
總結(jié)
subprocess.call, subprocess.check_call(), subprocess.check_output()
subprocess.Popen(), subprocess.PIPE
Popen.wait(), Popen.communicate()