使用subprocessm模块管理进程

subprocess被用来替换一些老的模块和函数，如：os.system、os.spawn*、os.popen*、popen2.*、commands.*。

subprocess的目的就是启动一个新的进程并且与之通信。

1.Popen

subprocess模块中只定义了一个类: Popen。可以使用Popen来创建进程，并与进程进行复杂的交互。它的构造函数如下：

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)

其参数解释如下所示：

参数	说明
args	字符串或者列表
bufsize	0 无缓冲 1 行缓冲 其他正值 缓冲区大小 负值 采用默认系统缓冲(一般是全缓冲)
executable	一般不用吧，args字符串或列表第一项表示程序名
stdin stdout stderr	None 没有任何重定向，继承父进程 PIPE 创建管道 文件对象 文件描述符(整数) stderr 还可以设置为 STDOUT
preexec_fn	钩子函数， 在fork和exec之间执行。(unix)
close_fds	unix 下执行新进程前是否关闭0/1/2之外的文件 windows下不继承还是继承父进程的文件描述符
shell	为真的话 unix下相当于args前面添加了 "/bin/sh“ ”-c” window下，相当于添加"cmd.exe /c"
cwd	设置工作目录
env	设置环境变量
universal_newlines	各种换行符统一处理成 '\n'
startupinfo	window下传递给CreateProcess的结构体
creationflags	windows下，传递CREATE_NEW_CONSOLE创建自己的控制台窗口

(1)子进程的简单控制

例 1
#!/usr/bin/python3
import subprocess
pingP = subprocess.Popen(args='ping -n 4 www.baidu.com',shell=True)
print(pingP.pid)
print(pingP.returncode)

执行结果如下所示：

D:\workspace\Python\python3\practise\subprocess>python3 demo01.py
2356
None

D:\workspace\Python\python3\practise\subprocess>
Pinging www.a.shifen.com [115.239.210.27] with 32 bytes of data:
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=9ms TTL=57
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=11ms TTL=57
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=26ms TTL=57
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=7ms TTL=57

Ping statistics for 115.239.210.27:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 7ms, Maximum = 26ms, Average = 13ms

从输出可以看出，代码生产了一个子进程并执行了args中指定的命令，然后执行下面的语句。由于网络应用的延迟，这就使得在打印出了进程ID和返回值后才输出外部命令的输出。

由于外部程序是在一个新生成的子程序中执行的，所以如果不加以限制，则有可能回将原进程和子进程的输出混淆。如果需要等待该子进程结束，可以使用Popen类中的wait()函数，如下面的代码所示：

例2
#!/usr/bin/python3
import subprocess
pingP = subprocess.Popen(args='ping -n 4 www.baidu.com',shell=True)
pingP.wait()   #等待进程完成
print(pingP.pid)
print(pingP.returncode)

执行结果如下所示：

D:\workspace\Python\python3\practise\subprocess>python3 demo01.py

Pinging www.a.shifen.com [115.239.210.27] with 32 bytes of data:
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=14ms TTL=57
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=7ms TTL=57
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=6ms TTL=57
Reply from 115.239.210.27: bytes=32 time=17ms TTL=57

Ping statistics for 115.239.210.27:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 6ms, Maximum = 17ms, Average = 11ms
18508

wait()函数将等待子进程的完成，将会返回子进程的返回值。

从上面的输出中可以看到，现在子进程的进程ID和返回值已经在子进程输出的后面了。同时，子进程的返回值已经变为0，表示子进程已经顺利退出。

此外，你还可以在父进程中对子进程进行其它操作，比如我们上面例子中的child对象:

pingP.poll() # 检查子进程状态
pingP.kill() # 终止子进程
pingP.send_signal() # 向子进程发送信号
pingP.terminate() # 终止子进程
ps: 子进程的PID存储在child.pid

(2) 子进程文本流控制

在上面的两个示例程序中，子进程被创建后，其标准输入、标准输出和标准错误处理都和原进程没有关系。如果要管理子进程的输入输出，可以改变Popen类中的stdin、stdout和stderr等类参数。如何使用以前的进程创建方法，则需要将输入输出重定向。

例 3
#!/usr/bin/python3
import subprocess

pingP = subprocess.Popen(args='ping -n 4 www.baidu.com',shell=True,stdout = subprocess.PIPE)
pingP.wait()
print(pingP.stdout.read())   #读取进程的输出信息，
print(pingP.pid)
print(pingP.returncode)

代码说明：

• 在Popen的类参数中，stdin、stdout、stderr分别用来指定程序标准输入、标准输出和标准错误的处理器，其值可以为PIPE、文件描述符和None等。默认值都为None。
• 在获取输出后，pingP.stdout(<open file '<fdopen>',mode 'rb'>)成为一个可读的文件对象，可以使用相应的文件操作函数来读取。

单单从输出来看，例2和例3的输出是一样的。但是，两者是完全不同的。在例2中，子进程的输出并没有得到控制。而在例3中，其子进程的输出则被收集起来了。如果将脚本中的“print(pingP.stdout.read())”这句注释掉，则程序输出如下：

D:\workspace\Python\python3\practise\subprocess>python3 demo01.py
15404

另外一种方式是采用Popen类提供的communicate方法。示例如下

#!/usr/bin/env python
import subprocess

ch1 = subprocess.Popen(['cat','/etc/passwd'],stdout=subprocess.PIPE)
ch2 = subprocess.Popen(['grep','root'],stdin=ch1.stdout,stdout=subprocess.PIPE)

res = ch2.communicate()
print(res)

输出结果为：

('root:x:0:0:root:/root:/bin/bash\n', None)

subprocess.PIPE实际上为文本流提供一个缓存区。ch1的stdout将文本输出到缓存区，随后ch2的stdin从该PIPE中将文本读取走。ch2的输出文本也被存放在PIPE中，直到communicate()方法从PIPE中读取出PIPE中的文本。

communicate()方法返回的是一个(stdout,sterr)元组。需要注意的是，communicate()是Popen对象的一个方法，该方法会阻塞父进程，直到子进程完成。同时，因为数据都是缓存在内存中的，所以如果数据很大的时候不要使用这个方法。