Python模块整理(三)：子进程模块subprocess

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本来收集整理网络上相关资料后整理：

从python2.4版本开始,可以用subprocess这个模块来产生子进程,并连接到子进程的标准输入/输出/错误中去，还可以得到子进程的返回值。
subprocess意在替代其他几个老的模块或者函数，比如：os.system os.spawn* os.popen* popen2.* commands.*

一、subprocess.Popen
subprocess模块定义了一个类： Popen
class subprocess.Popen( args,
bufsize=0,
executable=None,
stdin=None,
stdout=None,
stderr=None,
preexec_fn=None,
close_fds=False,
shell=False,
cwd=None,
env=None,
universal_newlines=False,
startupinfo=None,
creationflags=0)

各参数含义如下：

args:
args参数。可以是一个字符串，可以是一个包含程序参数的列表。要执行的程序一般就是这个列表的第一项，或者是字符串本身。
subprocess.Popen(["cat","test.txt"])
subprocess.Popen("cat test.txt")
这两个之中，后者将不会工作。因为如果是一个字符串的话，必须是程序的路径才可以。(考虑unix的api函数exec，接受的是字符串
列表)
但是下面的可以工作
subprocess.Popen("cat test.txt", shell=True)
这是因为它相当于
subprocess.Popen(["/bin/sh", "-c", "cat test.txt"])
在*nix下，当shell=False（默认）时，Popen使用os.execvp()来执行子程序。args一般要是一个【列表】。如果args是个字符串的
话，会被当做是可执行文件的路径，这样就不能传入任何参数了。

注意：
shlex.split()可以被用于序列化复杂的命令参数，比如：
>>> shlex.split('ls ps top grep pkill')
['ls', 'ps', 'top', 'grep', 'pkill']
>>>import shlex, subprocess
>>>command_line = raw_input()
/bin/cat -input test.txt -output "diege.txt" -cmd "echo '$MONEY'"
>>>args = shlex.split(command_line)
>>> print args
['/bin/cat', '-input', 'test.txt', '-output', 'diege.txt', '-cmd', "echo '$MONEY'"]
>>>p=subprocess.Popen(args)
可以看到，空格分隔的选项（如-input）和参数（如test.txt）会被分割为列表里独立的项，但引号里的或者转义过的空格不在此列
。这也有点像大多数shell的行为。

在*nix下，当shell=True时，如果arg是个字符串，就使用shell来解释执行这个字符串。如果args是个列表，则第一项被视为命令，
其余的都视为是给shell本身的参数。也就是说，等效于：
subprocess.Popen(['/bin/sh', '-c', args[0], args[1], ...])

在Windows下，下面的却又是可以工作的
subprocess.Popen(["notepad.exe", "test.txt"])
subprocess.Popen("notepad.exe test.txt")
这是由于windows下的api函数CreateProcess接受的是一个字符串。即使是列表形式的参数，也需要先合并成字符串再传递给api函数
subprocess.Popen("notepad.exe test.txt" shell=True)
等同于
subprocess.Popen("cmd.exe /C "+"notepad.exe test.txt" shell=True）

bufsize参数:
如果指定了bufsize参数作用就和内建函数open()一样：0表示不缓冲，1表示行缓冲，其他正数表示近似的缓冲区字节数，负数表
示使用系统默认值。默认是0。

executable参数:
指定要执行的程序。它很少会被用到：一般程序可以由args 参数指定。如果shell=True ，executable
可以用于指定用哪个shell来执行（比如bash、csh、zsh等）。*nix下，默认是 /bin/sh ，windows下，就是环境变量 COMSPEC
的值。windows下，只有当你要执行的命令确实是shell内建命令（比如dir ，copy 等）时，你才需要指定shell=True
，而当你要执行一个基于命令行的批处理脚本的时候，不需要指定此项。

stdin stdout和stderr：
stdin stdout和stderr，分别表示子程序的标准输入、标准输出和标准错误。可选的值有PIPE或者一个有效的文件描述符（其实是个正
整数）或者一个文件对象，还有None。如果是PIPE，则表示需要创建一个新的管道，如果是None
，不会做任何重定向工作，子进程的文件描述符会继承父进程的。另外，stderr的值还可以是STDOUT
，表示子进程的标准错误也输出到标准输出。

preexec_fn参数：
如果把preexec_fn设置为一个可调用的对象（比如函数），就会在子进程被执行前被调用。（仅限*nix）

close_fds参数：
如果把close_fds设置成True，*nix下会在开子进程前把除了0、1、2以外的文件描述符都先关闭。在 Windows下也不会继承其他文件描述符。

shell参数：
如果把shell设置成True，指定的命令会在shell里解释执行。

cwd参数：
如果cwd不是None，则会把cwd做为子程序的当前目录。注意，并不会把该目录做为可执行文件的搜索目录，所以不要把程序文件所在
目录设置为cwd 。

env参数：
如果env不是None，则子程序的环境变量由env的值来设置，而不是默认那样继承父进程的环境变量。注意，即使你只在env里定义了
某一个环境变量的值，也会阻止子程序得到其
他的父进程的环境变量（也就是说，如果env里只有1项，那么子进程的环境变量就只有1个了）。例如：

>>> subprocess.Popen('env', env={'test':'123', 'testtext':'zzz'})
test=123
<subprocess.Popen object at 0x2870ad2c>
testtext=zzz

universal_newlines参数:
如果把universal_newlines 设置成True，则子进程的stdout和stderr被视为文本对象，并且不管是*nix的行结束符（'/n'
），还是老mac格式的行结束符（'/r' ），还是windows 格式的行结束符（'/r/n' ）都将被视为 '/n' 。

startupinfo和creationflags参数：
如果指定了startupinfo和creationflags，将会被传递给后面的CreateProcess()函数，用于指定子程序的各种其他属性，比如主窗口样式或者是
子进程的优先级等。（仅限Windows）

二、subprocess.PIPE
subprocess.PIPE
一个可以被用于Popen的stdin 、stdout 和stderr 3个参数的特输值，表示需要创建一个新的管道。
subprocess.STDOUT
一个可以被用于Popen的stderr参数的输出值，表示子程序的标准错误汇合到标准输出。
实例：
>>>p=subprocess.Popen("df -h",shell=True,stdout=subprocess.PIPE)
>>>out=p.stdout.readlines()
>>>out
[b'Filesystem     Size    Used   Avail Capacity  Mounted on\n', b'/dev/ad0s1a    713M    313M    343M    48%    /\n', b'devfs          1.0K    1.0K      0B   100%    /dev\n', b'/dev/ad0s1e    514M    2.1M    471M     0%    /tmp\n', b'/dev/ad0s1f    4.3G    2.5G    1.4G    64%    /usr\n', b'/dev/ad0s1d    2.0G    121M    1.7G     6%    /var\n'
>>> for line in out:
...     print line.strip()
...
Filesystem     Size    Used   Avail Capacity  Mounted on
/dev/ad0s1a    713M    313M    343M    48%    /
devfs          1.0K    1.0K      0B   100%    /dev
/dev/ad0s1e    514M    2.1M    471M     0%    /tmp
/dev/ad0s1f    4.3G    2.5G    1.4G    64%    /usr
/dev/ad0s1d    2.0G    121M    1.7G     6%    /var
stdout可以使用read(),readline(),readlines()等方法

三、方便的函数
1、subprocess.call
subprocess.call (*popenargs , **kwargs )
执行命令，并等待命令结束，再返回子进程的返回值。参数同Popen，查看/usr/lib/python2.7/subprocess.py
去掉文档，其实是这样的：
def call(*popenargs, **kwargs):
return Popen(*popenargs, **kwargs).wait()
>>> subprocess.call('ifconfig',shell=True)

2、subprocess.check_call
subprocess.check_call (*popenargs , **kwargs )
执行上面的call命令，并检查返回值，如果子进程返回非0，则会抛出CalledProcessError异常，这个异常会有个returncode
属性，记录子进程的返回值。
def check_call(*popenargs, **kwargs):
retcode = call(*popenargs, **kwargs)
if retcode:
cmd = kwargs.get("args")
raise CalledProcessError(retcode, cmd)
return 0
>>> subprocess.check_call('ifconfig')
>>> subprocess.call('noifconfig')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "/usr/local/lib/python2.7/subprocess.py", line 493, in call
return Popen(*popenargs, **kwargs).wait()
File "/usr/local/lib/python2.7/subprocess.py", line 679, in __init__
errread, errwrite)
File "/usr/local/lib/python2.7/subprocess.py", line 1228, in _execute_child
raise child_exception
OSError: [Errno 2] No such file or directory
异常子进程里抛出的异常，会在父进程中再次抛出。并且，异常会有个叫child_traceback的额外属性，这是个包含子进程错误traceback
信息的字符串。遇到最多的错误回是 OSError，比如执行了一个并不存在的子程序就会产生OSError。另外，如果使用错误的参数调用Popen
，会抛出ValueError。当子程序返回非0时，check_call()还会产生CalledProcessError 异常。
安全性
不像其他的popen函数，本函数不会调用/bin/sh来解释命令，也就是说，命令中的每一个字符都会被安全地传递到子进程里。

3、check_output
check_output()执行程序，并返回其标准输出.
def check_output(*popenargs, **kwargs):
process = Popen(*popenargs, stdout=PIPE, **kwargs)
output, unused_err = process.communicate()
retcode = process.poll()
if retcode:
cmd = kwargs.get("args")
raise CalledProcessError(retcode, cmd, output=output)
return output
p=subprocess.check_output('ifconfig')
结果是所有行/n分割的一个字符串
可以直接print出来
这里开始

4、Popen对象

产生对象
p=subprocess.Popen("df -h",shell=True,stdout=subprocess.PIPE)
>>> dir(p)

Popen对象有以下方法：

Popen.poll()
检查子进程是否已结束，设置并返回returncode属性。

>>> p.poll()
0

Popen.wait()
等待子进程结束，设置并返回returncode属性。
>>> p.wait()
0
注意： 如果子进程输出了大量数据到stdout或者stderr的管道，并达到了系统pipe的缓存大小的话，
子进程会等待父进程读取管道，而父进程此时正wait着的话，将会产生传说中的死锁，后果是非常严重滴。建议使用
communicate() 来避免这种情况的发生。

Popen.communicate(input=None)
和子进程交互：发送数据到stdin，并从stdout和stderr读数据，直到收到EOF。等待子进程结束。可选的input如有有的话，要为字符串类型。
此函数返回一个元组： (stdoutdata , stderrdata ) 。
注意，要给子进程的stdin发送数据，则Popen的时候，stdin要为PIPE；同理，要可以接收数据的话，stdout或者stderr也要为PIPE。
p1=subprocess.Popen('cat /etc/passwd',shell=True,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
>>> p2=subprocess.Popen('grep 0:0',shell=True,stdin=p1.stdout,stdout=subprocess.PIPE)
注意：读到的数据会被缓存在内存里，所以数据量非常大的时候要小心了。
>>> p.communicate()
(b'Filesystem     Size    Used   Avail Capacity  Mounted on\n/dev/ad0s1a    713M    313M    343M    48%    /\ndevfs          1.0K    1.0K      0B   100%    /dev\n/dev/ad0s1e    514M    2.1M    471M     0%    /tmp\n/dev/ad0s1f    4.3G    2.5G    1.4G    64%    /usr\n/dev/ad0s1d    2.0G    121M    1.7G     6%    /var\n', None)

Popen.send_signal(signal)
给子进程发送signal信号。
注意：windows下目前只支持发送SIGTERM，等效于下面的terminate() 。

Popen.terminate()
停止子进程。Posix下是发送SIGTERM信号。windows下是调用TerminateProcess()这个API。

Popen.kill()
杀死子进程。Posix下是发送SIGKILL信号。windows下和terminate() 无异。

Popen.stdin
如果stdin 参数是PIPE，此属性就是一个文件对象，否则为None 。

Popen.stdout
如果stdout参数是PIPE，此属性就是一个文件对象，否则为None 。

Popen.stderr
如果stderr 参数是PIPE，此属性就是一个文件对象，否则为None 。

Popen.pid
子进程的进程号。注意，如果shell 参数为True，这属性指的是子shell的进程号。
>>> p.pid
22303

Popen.returncode
子程序的返回值，由poll()或者wait()设置，间接地也由communicate()设置。
如果为None，表示子进程还没终止。
如果为负数-N的话，表示子进程被N号信号终止。（仅限*nux）

用subprocess来代替其他函数
都可以用subprocess来完成，我们假定是用 “from subprocess import *” 来导入模块的：

代替shell命令：
p=`ls -l`
等效于
p=Popen(['ls','-l'],stdout=PIPE).communicate()[0]

代替shell管道：
p=`dmesg | grep cpu`
等效于
p1=Popen(['dmesg'],stdout=PIPE)
p2=Popen(['grep','cpu'],stdin=p1.stdout,stdout=PIPE)
output = p2.communicate()[0]
output
cpu0: <ACPI CPU> on acpi0\nacpi_throttle0: <ACPI CPU Throttling> on cpu0\n

>>> p1=subprocess.Popen('cat /etc/passwd',shell=True,stdout=subprocess.PIPE)
>>> p2=subprocess.Popen('grep 0:0',shell=True,stdin=p1.stdout,stdout=subprocess.PIPE)
>>> p3=subprocess.Popen("cut -d ':' -f 7",shell=True,stdin=p2.stdout,stdout=subprocess.PIPE)
>>> print p3.stdout.read()

代替os.system()
lsl = os.system('ls '+'-l')
这个是一个返回状态
等效于
p=Popen('ls -l', shell=True)
lsl=os.waitpid(p.pid,0)[1]

注意：
通常并不需要用shell来调用程序。用subprocess可以更方便地得到子程序的返回值。
其实，更真实的替换是：
try:
retcode = call(“mycmd” + ” myarg”, shell=True)
if retcode < 0:
print >>sys.stderr, “Child was terminated by signal”, -retcode
else:
print >>sys.stderr, “Child returned”, retcode
except OSError, e:
print >>sys.stderr, “Execution failed:”, e

代替os.spawn系列
P_NOWAIT的例子
pid = os.spawnlp(os.P_NOWAIT, “/bin/mycmd”, “mycmd”, “myarg”)
等效于
pid = Popen(["/bin/mycmd", "myarg"]).pid

P_WAIT的例子

retcode = os.spawnlp(os.P_WAIT, “/bin/mycmd”, “mycmd”, “myarg”)
等效于
retcode = call(["/bin/mycmd", "myarg"])

返回值处理：

pipe = os.popen(“cmd”, ‘w’)
...
rc = pipe.close()
if rc != None and rc % 256:
print “There were some errors”
等效于
process = Popen(“cmd”, ‘w’, shell=True, stdin=PIPE)
...
process.stdin.close()
if process.wait() != 0:
print “There were some errors”

参考：

http://blog.csdn.net/dbzhang800/article/details/6879239

http://www.python.org/dev/peps/pep-0324/

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