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Python 101 -使用 Python 启动子流程

原文：https://www.blog.pythonlibrary.org/2020/06/30/python-101-launching-subprocesses-with-python/

有时候，当你正在编写一个应用程序，你需要运行另一个应用程序。例如，出于某种原因，您可能需要在 Windows 上打开 Microsoft 记事本。或者如果你在 Linux 上，你可能想运行 grep 。Python 支持通过subprocess模块启动外部应用程序。

从 Python 2.4 开始，subprocess模块就是 Python 的一部分。在此之前，您需要使用os模块。你会发现subprocess模块功能强大，使用简单。

在本文中，您将学习如何使用:

  • subprocess.run()功能
  • subprocess.Popen()类
  • subprocess.Popen.communicate()功能
  • 用stdin和stdout读写

我们开始吧！

subprocess.run()功能

在 Python 3.5 中增加了run()函数。run()功能是使用subprocess的推荐方法。

查看函数的定义通常有助于更好地理解它的工作原理:

subprocess.run(args, *, stdin=None, input=None, stdout=None, stderr=None,
    capture_output=False, shell=False, cwd=None, timeout=None, check=False, 
    encoding=None, errors=None, text=None, env=None, universal_newlines=None)

你不需要知道所有这些参数是如何有效地使用run()的。事实上，大多数时候您可能只需要知道第一个参数是什么以及是否启用shell就可以了。其余的论点对于非常具体的用例是有帮助的。

让我们试着运行一个常见的 Linux / Mac 命令，ls。ls命令用于列出目录中的文件。默认情况下，它会列出您当前所在目录中的文件。

要使用subprocess运行它，您需要执行以下操作:

>>> import subprocess
>>> subprocess.run(['ls'])
filename
CompletedProcess(args=['ls'], returncode=0)

您还可以设置shell=True，它将通过 shell 本身运行命令。大多数情况下，您不需要这样做，但是如果您需要对进程进行更多的控制，并且想要访问 shell 管道和通配符，这可能会很有用。

但是，如果您希望保留命令的输出，以便以后使用，该怎么办呢？让我们看看你接下来会怎么做！

获取输出

通常，您会希望从外部流程获得输出，然后对该数据进行处理。要从run()获得输出，您可以将capture_output参数设置为 True:

>>> subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True)
CompletedProcess(args=['ls', '-l'], returncode=0, 
    stdout=b'total 40\n-rw-r--r--@ 1 michael  staff  17083 Apr 15 13:17 some_file\n', 
    stderr=b'')

现在这并没有太大的帮助，因为您没有将返回的输出保存到变量中。继续更新代码，这样你就可以访问stdout。

 >>> output = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True)
>>> output.stdout
b'total 40\n-rw-r--r--@ 1 michael  staff  17083 Apr 15 13:17 some_file\n'

output是一个CompletedProcess类实例，它允许您访问传入的args、returncode以及stdout和stderr。

一会儿你就会了解到returncode。stderr是大多数程序打印错误信息的地方，而stdout是用来显示信息性消息的。

如果您感兴趣，可以研究一下这段代码，看看当前这些属性中有什么:

output = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True)
print(output.returncode)
print(output.stdout)
print(out.stderr)

让我们继续，了解下一个Popen。

subprocess.Popen()类

自从添加了subprocess模块之后，subprocess.Popen()类就已经存在了。在 Python 3 中已经更新了几次。如果你有兴趣了解这些变化，你可以在这里阅读:

你可以把Popen看成是run()的低级版本。如果你有一个run()无法处理的异常用例，那么你应该使用Popen来代替。

现在，让我们看看如何使用Popen运行上一节中的命令:

>>> import subprocess
>>> subprocess.Popen(['ls', '-l'])
<subprocess.Popen object at 0x10f88bdf0>
>>> total 40
-rw-r--r--@ 1 michael  staff  17083 Apr 15 13:17 some_file

>>>

语法几乎相同，除了您使用的是Popen而不是run()。

以下是从外部进程获取返回代码的方式:

>>> process = subprocess.Popen(['ls', '-l'])
>>> total 40
-rw-r--r--@ 1 michael  staff  17083 Apr 15 13:17 some_file

>>> return_code = process.wait()
>>> return_code
0
>>>

0的一个return_code表示程序成功完成。如果你打开一个有用户界面的程序，比如微软记事本，你需要切换回你的 REPL 或者空闲会话来添加process.wait()行。这样做的原因是记事本会出现在程序的顶部。

如果您没有将process.wait()调用添加到您的脚本中，那么您将无法在手动关闭您可能已经通过subprocess启动的任何用户界面程序后捕获返回代码。

您可以使用您的process句柄通过pid属性访问进程 id。您也可以通过调用process.kill()来终止(SIGKILL)进程，或者通过process.terminate()来终止(SIGTERM)进程。

subprocess.Popen.communicate()功能

有时候，您需要与自己创建的进程进行交流。您可以使用Popen.communicate()方法向流程发送数据以及提取数据。

对于本节，您将只使用communicate()来提取数据。让我们使用communicate()来获得使用ifconfig命令的信息，您可以使用它来获得关于 Linux 或 Mac 上的计算机网卡的信息。在 Windows 上，你可以使用ipconfig。请注意，根据您的操作系统，此命令中有一个字母的差异。

代码如下:

>>> import subprocess
>>> cmd = ['ifconfig']
>>> process = subprocess.Popen(cmd, 
                               stdout=subprocess.PIPE,
                               encoding='utf-8')
>>> data = process.communicate()
>>> print(data[0])
lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> mtu 16384
    options=1203<RXCSUM,TXCSUM,TXSTATUS,SW_TIMESTAMP>
    inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000 
    inet6 ::1 prefixlen 128 
    inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x1 
    nd6 options=201<PERFORMNUD,DAD>
gif0: flags=8010<POINTOPOINT,MULTICAST> mtu 1280
stf0: flags=0<> mtu 1280
XHC20: flags=0<> mtu 0
# -------- truncated --------

这段代码的设置与上一段略有不同。让我们更详细地检查一下每一部分。

首先要注意的是，您将stdout参数设置为一个subprocess.PIPE。这允许您捕获该流程发送给stdout的任何内容。你还设置了encoding为utf-8。这样做的原因是为了使输出更容易阅读，因为默认情况下subprocess.Popen调用返回字节而不是字符串。

下一步是调用communicate()，它将从流程中捕获数据并返回。communicate()方法同时返回stdout和stderr，所以你将得到一个tuple。你在这里没有捕捉到stderr，所以那将是None。

最后，你打印出数据。该字符串相当长，所以输出在这里被截断。

让我们继续学习如何使用subprocess进行读写！

用stdin和stdout读写

让我们假设您今天的任务是编写一个 Python 程序，该程序检查您的 Linux 服务器上当前运行的进程，并打印出使用 Python 运行的进程。

您可以使用ps -ef获得当前正在运行的进程列表。通常情况下，您会使用该命令，并将其“传输”到另一个 Linux 命令行实用程序grep，用于搜索字符串文件。

以下是您可以使用的完整 Linux 命令:

ps -ef | grep python

但是，您希望使用subprocess模块将该命令翻译成 Python。

有一种方法可以做到这一点:

import subprocess

cmd = ['ps', '-ef']
ps = subprocess.Popen(cmd, stdout=subprocess.PIPE)

cmd = ['grep', 'python']
grep = subprocess.Popen(cmd, stdin=ps.stdout, stdout=subprocess.PIPE,
                        encoding='utf-8')

ps.stdout.close()
output, _ = grep.communicate()
python_processes = output.split('\n')
print(python_processes)

这段代码重新创建了ps -ef命令，并使用subprocess.Popen来调用它。使用subprocess.PIPE捕获命令的输出。然后您还创建了grep命令。

对于grep命令，您将其stdin设置为ps命令的输出。您还捕获了grep命令的stdout，并像以前一样将编码设置为utf-8。

这有效地从ps命令和“管道”中获得输出，或者将其输入到grep命令中。接下来，您close()了ps命令的stdout，并使用grep命令的communicate()方法从grep获得输出。

最后，在新行(\n)上分割输出，得到一个字符串的list，它应该是所有活动 Python 进程的列表。如果您现在没有运行任何活动的 Python 进程，那么输出将是一个空列表。

你总是可以自己运行ps -ef，找到除了python之外的其他东西来搜索，并尝试这样做。

包扎

subprocess模块是非常通用的，它为您提供了一个丰富的接口来处理外部进程。

在本文中，您了解了:

  • subprocess.run()功能
  • subprocess.Popen()类
  • subprocess.Popen.communicate()功能
  • 用stdin和stdout读写

subprocess模块的内容比这里介绍的要多。然而，你现在应该能够正确使用subprocess了。来吧，试一试！