Python 创建子进程模块subprocess详解

最近，我们老大要我写一个守护者程序，对服务器进程进行守护。如果服务器不幸挂掉了，守护者能即时的重启应用程序。上网Google了一下，发现Python有很几个模块都可以创建进程。最终我选择使用subprocess模块，因为在Python手册中有这样一段话:

This module intends to replace several other, older modules and functions, such as: os.system、os.spawn*、os.popen*、popen2.*、commands.*

subprocess被用来替换一些老的模块和函数，如：os.system、os.spawn*、os.popen*、popen2.*、commands.*。可见，subprocess是被推荐使用的模块。

下面是一个很简单的例子，创建一个新进程，执行app1.exe，传入相当的参数，并打印出进程的返回值：

import subprocess

returnCode = subprocess.call('app1.exe -a -b -c -d')
print 'returncode:', returnCode

#----- 结果 --------
#Python is powerful
#app1.exe
#-a
#-b
#-c
#-d
returncode: 0

app1.exe是一个非常简单的控制台程序，它只打印出传入的参数，代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc, const char *argv[])
{
    cout << "Python is powerful" << endl;
    for (int i = 0; i < argc; i++)
    {
        cout << argv[i] << endl;
    }

    return 0;
}

闲话少说，下面开始详细介绍subprocess模块。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)

参数args可以是字符串或者序列类型（如：list，元组），用于指定进程的可执行文件及其参数。如果是序列类型，第一个元素通常是可执行文件的路径。我们也可以显式的使用executeable参数来指定可执行文件的路径。在windows操作系统上，Popen通过调用CreateProcess()来创建子进程,CreateProcess接收一个字符串参数，如果args是序列类型，系统将会通过list2cmdline()函数将序列类型转换为字符串。
参数bufsize：指定缓冲。我到现在还不清楚这个参数的具体含义，望各个大牛指点。
参数executable用于指定可执行程序。一般情况下我们通过args参数来设置所要运行的程序。如果将参数shell设为True，executable将指定程序使用的shell。在windows平台下，默认的shell由COMSPEC环境变量来指定。
参数stdin, stdout, stderr分别表示程序的标准输入、输出、错误句柄。他们可以是PIPE，文件描述符或文件对象，也可以设置为None，表示从父进程继承。
参数preexec_fn只在Unix平台下有效，用于指定一个可执行对象（callable object），它将在子进程运行之前被调用。
参数Close_sfs：在windows平台下，如果close_fds被设置为True，则新创建的子进程将不会继承父进程的输入、输出、错误管道。我们不能将close_fds设置为True同时重定向子进程的标准输入、输出与错误(stdin, stdout, stderr)。
如果参数shell设为true，程序将通过shell来执行。
参数cwd用于设置子进程的当前目录。
参数env是字典类型，用于指定子进程的环境变量。如果env = None，子进程的环境变量将从父进程中继承。
参数Universal_newlines:不同操作系统下，文本的换行符是不一样的。如：windows下用'/r/n'表示换，而Linux下用'/n'。如果将此参数设置为True，Python统一把这些换行符当作'/n'来处理。
参数startupinfo与createionflags只在windows下用效，它们将被传递给底层的CreateProcess()函数，用于设置子进程的一些属性，如：主窗口的外观，进程的优先级等等。

subprocess.PIPE
在创建Popen对象时，subprocess.PIPE可以初始化stdin, stdout或stderr参数。表示与子进程通信的标准流。

subprocess.STDOUT
创建Popen对象时，用于初始化stderr参数，表示将错误通过标准输出流输出。

Popen的方法：
Popen.poll()
用于检查子进程是否已经结束。设置并返回returncode属性。
Popen.wait()
等待子进程结束。设置并返回returncode属性。
Popen.communicate(input=None)
与子进程进行交互。向stdin发送数据，或从stdout和stderr中读取数据。可选参数input指定发送到子进程的参数。Communicate()返回一个元组：(stdoutdata, stderrdata)。注意：如果希望通过进程的stdin向其发送数据，在创建Popen对象的时候，参数stdin必须被设置为PIPE。同样，如果希望从stdout和stderr获取数据，必须将stdout和stderr设置为PIPE。
Popen.send_signal(signal)
向子进程发送信号。
Popen.terminate()
停止(stop)子进程。在windows平台下，该方法将调用Windows API TerminateProcess（）来结束子进程。
Popen.kill()
杀死子进程。
Popen.stdin
如果在创建Popen对象是，参数stdin被设置为PIPE，Popen.stdin将返回一个文件对象用于策子进程发送指令。否则返回None。
Popen.stdout
如果在创建Popen对象是，参数stdout被设置为PIPE，Popen.stdout将返回一个文件对象用于策子进程发送指令。否则返回None。
Popen.stderr
如果在创建Popen对象是，参数stdout被设置为PIPE，Popen.stdout将返回一个文件对象用于策子进程发送指令。否则返回None。
Popen.pid
获取子进程的进程ID。
Popen.returncode
获取进程的返回值。如果进程还没有结束，返回None。
 下面是一个非常简单的例子，来演示supprocess模块如何与一个控件台应用程序进行交互。

 import subprocess

p = subprocess.Popen("app2.exe", stdin = subprocess.PIPE, /
    stdout = subprocess.PIPE, stderr = subprocess.PIPE, shell = False)

p.stdin.write('3/n')
p.stdin.write('4/n')
print p.stdout.read()

#---- 结果 ----
input x:
input y:
3 + 4 = 7
 

 app2.exe也是一个非常简单的控制台程序，它从界面上接收两个数值，执行加操作，并将结果打印到控制台上。代码如下：
 

 #include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc, const char *artv[])
{
    int x, y;
    cout << "input x: " << endl;
    cin >> x;
    cout << "input y: " << endl;
    cin >> y;
    cout << x << " + " << y << " = " << x + y << endl;

    return 0;
}
 

 supprocess模块提供了一些函数，方便我们用于创建进程。
subprocess.call(*popenargs, **kwargs)
运行命令。该函数将一直等待到子进程运行结束，并返回进程的returncode。文章一开始的例子就演示了call函数。如果子进程不需要进行交互,就可以使用该函数来创建。
subprocess.check_call(*popenargs, **kwargs)
与subprocess.call(*popenargs, **kwargs)功能一样，只是如果子进程返回的returncode不为0的话，将触发CalledProcessError异常。在异常对象中，包括进程的returncode信息。
 
subprocess模块的内容就这么多。在Python手册中，还介绍了如何使用subprocess来替换一些老的模块，老的函数的例子。赶兴趣的朋友可以看一下。