Python subprocess模块详解

Python subprocess模块详解

在Python编程中，subprocess模块是一个非常有用的工具，可以让我们在程序中轻松地启动新的进程、连接标准输入输出和错误流，并与它们进行交互。本文将详细介绍subprocess模块的基本用法、常见功能以及一些高级技巧。

1. subprocess模块基本用法

subprocess模块允许我们在Python程序中执行外部命令，比如调用系统命令、运行其他可执行文件等。它提供了多个函数和类来执行各种操作，常用的包括subprocess.run()、subprocess.Popen()等。

1.1 subprocess.run()

subprocess.run()函数是Python 3.5及以上版本中引入的，它可以方便地运行命令并等待其完成。下面是一个简单的示例：

import subprocess

result = subprocess.run(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE)
print(result.stdout.decode())

上面的代码调用了ls -l命令并将结果输出到标准输出流。stdout=subprocess.PIPE参数表示将标准输出重定向到管道，result.stdout.decode()用于解码并打印输出。

1.2 subprocess.Popen()

subprocess.Popen()函数是一个更加灵活的接口，允许更多的控制选项。通过Popen对象可以启动一个新的子进程，并与其进行交互。下面是一个示例：

import subprocess

p = subprocess.Popen(['echo', 'Hello, World!'], stdout=subprocess.PIPE)
output, _ = p.communicate()
print(output.decode())

在上面的代码中，我们使用Popen对象执行了echo命令，并通过communicate()方法获取了命令的标准输出。

2. subprocess常见功能

2.1 输入输出重定向

在使用subprocess模块时，经常需要控制进程的标准输入、输出和错误流。可以使用参数stdin、stdout和stderr来重定向这些流，如下所示：

import subprocess

p = subprocess.Popen(['cat'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE)
output, _ = p.communicate(input=b'Hello, World!')
print(output.decode())

上面的代码演示了如何使用subprocess模块将字符串Hello, World!写入cat命令的标准输入，并读取其输出。

2.2 超时设置

有时候需要设置子进程的超时时间，避免进程长时间运行导致程序阻塞。可以使用timeout参数来设置超时时间，例如：

import subprocess

try:
    subprocess.run(['sleep', '3'], timeout=2)
except subprocess.TimeoutExpired:
    print("Timeout expired")

上面的代码演示了如何限制sleep 3命令执行的最长时间为2秒，超过时间会触发TimeoutExpired异常。

2.3 并行执行多个命令

有时候可能需要并行执行多个命令，可以使用subprocess模块创建多个子进程来实现。下面是一个示例：

import subprocess

# 创建两个子进程并行执行命令
p1 = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE)
p2 = subprocess.Popen(['wc', '-l'], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE)

output, _ = p2.communicate()
print(output.decode())

上面的代码中，我们创建了两个子进程，一个用于执行ls -l命令，另一个用于执行wc -l命令，然后通过管道连接它们的输入输出流。

3. subprocess高级技巧

3.1 使用shell参数

在调用subprocess模块函数时，可以通过shell=True参数来执行shell命令。但需要注意安全性，避免被注入攻击。示例如下：

import subprocess

output = subprocess.run('ls -l', shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
print(output.stdout.decode())

3.2 交互式进程

有时候需要在Python程序中与外部进程进行交互，比如输入密码、确认等。可以使用subprocess模块的stdin, stdout, stderr属性来实现。示例如下：

import subprocess

p = subprocess.Popen(['sudo', 'passwd', 'root'], stdin=subprocess.PIPE)
p.stdin.write(b'new_password\n')
p.stdin.write(b'new_password\n')
p.stdin.flush()
p.stdin.close()
p.wait()

上面的代码演示了如何在Python程序中执行sudo passwd root命令并输入新密码，完成互动式操作。