Python实现系统交互(subprocess)_办公百科

Python实现系统交互(subprocess)

admin

2023-05-02 05:31:11

我们几乎可以在任何操作系统上通过命令行指令与操作系统进行交互，比如Linux平台下的shell。那么我们如何通过Python来完成这些命令行指令的执行呢？另外，我们应该知道的是命令行指令的执行通常有两个我们比较关注的结果：

早期的Python版本中，我们主要是通过os.system()、os.popen().read()等函数来执行命令行指令的，另外还有一个很少使用的commands模块。但是从Python 2.4开始官方文档中建议使用的是subprocess模块，所以os模块和commands模块的相关函数在这里只提供一个简单的使用示例，我们重要要介绍的是subprocess模块。

一、os与commands模块

Python中提供了以下几个函数来帮助我们完成命令行指令的执行：

函数名	描述
os.system(command)	返回命令执行状态码，而将命令执行结果输出到屏幕
os.popen(command).read()	可以获取命令执行结果，但是无法获取命令执行状态码
commands.getstatusoutput(command)	返回一个元组(命令执行状态码, 命令执行结果)

说明：

os.popen(command)函数得到的是一个文件对象，因此除了read()方法外还支持write()等方法，具体要根据command来定；
commands模块只存在于Python 2.7中，且不支持windows平台，因此commands模块很少被使用。另外，commands模块实际上也是通过对os.popen()的封装来完成的。

1. os.system()函数实例

>>> import os
>>>
>>> retcode = os.system('dir')
 驱动器 C 中的卷没有标签。
 卷的序列号是 4C32-B292

 C:\Users\wader\PycharmProjects\LearnPython 的目录

2017/03/21  11:15              .
2017/03/21  11:15              ..
2017/07/29  18:04              .idea
2016/12/06  11:19              blog
2016/12/06  11:42              day01
2016/12/09  22:07              day02
2017/01/04  09:14              day03
2017/07/19  16:11              day04
2017/07/29  14:44              day05
2017/07/06  14:45              day06
2017/07/06  17:13              exam01
               0 个文件              0 字节
              11 个目录  6,659,977,216 可用字节
>>> retcode
0
>>>

2. os.popen()函数实例

>>> import os
>>>
>>> ret = os.popen('dir').read()
>>> print(ret)
 驱动器 C 中的卷没有标签。
 卷的序列号是 4C32-B292

 C:\Users\wader\PycharmProjects\LearnPython 的目录

2017/03/21  11:15              .
2017/03/21  11:15              ..
2017/07/29  18:04              .idea
2016/12/06  11:19              blog
2016/12/06  11:42              day01
2016/12/09  22:07              day02
2017/01/04  09:14              day03
2017/07/19  16:11              day04
2017/07/29  14:44              day05
2017/07/06  14:45              day06
2017/07/06  17:13              exam01
               0 个文件              0 字节
              11 个目录  6,664,052,736 可用字节

>>>

3. commands.getstatusoutput()函数实例

需要注意的是commands模块不支持windows平台，因此该实例是在Linux平台下执行的

>>> import os
>>> os.system('ls')
cmdline-jmxclient-0.10.3.jar  dhparam.pem  FtpMan.class  gitlab.crt  gitlab.csr  gitlab.key  resolv.txt  test.json  test.php  test.sh  test.text  test.txt
0
>>> import commands
>>> retcode, ret = commands.getstatusoutput('ls -l')
>>> retcode
0
>>> print(ret)
total 68
-rw-r--r-- 1 root root 20124 Jul 11  2016 cmdline-jmxclient-0.10.3.jar
-rw-r--r-- 1 root root   424 Aug 22  2016 dhparam.pem
-rw-r--r-- 1 root root  2576 Jul 13  2016 FtpMan.class
-rw-r--r-- 1 root root  1302 Aug 22  2016 gitlab.crt
-rw-r--r-- 1 root root  1054 Aug 22  2016 gitlab.csr
-rw-r--r-- 1 root root  1675 Aug 22  2016 gitlab.key
-rw-r--r-- 1 root root  9329 Jun 24  2016 resolv.txt
-rw-r--r-- 1 root root   594 Mar  7 08:14 test.json
-rw-r--r-- 1 root root   162 Jun 28 10:39 test.php
-rw-r--r-- 1 root root   760 Jun 24  2016 test.sh
-r-x------ 1 root root     0 Feb  6 08:21 test.text
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Feb  7 16:43 test.txt
>>>

通过查看commands模块提供的属性可知，它也提供了单独获取命令执行状态码和执行结果的函数，如下所示：

>>> dir(commands)
['__all__', '__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', 'getoutput', 'getstatus', 'getstatusoutput', 'mk2arg', 'mkarg']

二、subprocess模块

subprocess是Python 2.4中新增的一个模块，它允许你生成新的进程，连接到它们的 input/output/error 管道，并获取它们的返回（状态）码。这个模块的目的在于替换几个旧的模块和方法，如：

1. subprocess模块中的常用函数

函数	描述
subprocess.run()	Python 3.5中新增的函数。执行指定的命令，等待命令执行完成后返回一个包含执行结果的CompletedProcess类的实例。
subprocess.call()	执行指定的命令，返回命令执行状态，其功能类似于os.system(cmd)。
subprocess.check_call()	Python 2.5中新增的函数。执行指定的命令，如果执行成功则返回状态码，否则抛出异常。其功能等价于subprocess.run(..., check=True)。
subprocess.check_output()	Python 2.7中新增的的函数。执行指定的命令，如果执行状态码为0则返回命令执行结果，否则抛出异常。
subprocess.getoutput(cmd)	接收字符串格式的命令，执行命令并返回执行结果，其功能类似于os.popen(cmd).read()和commands.getoutput(cmd)。
subprocess.getstatusoutput(cmd)	执行cmd命令，返回一个元组(命令执行状态, 命令执行结果输出)，其功能类似于commands.getstatusoutput()。

说明：

2. 上面各函数的定义及参数说明

函数参数列表：

subprocess.run(args, *, stdin=None, input=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, timeout=None, check=False, universal_newlines=False)

subprocess.call(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, timeout=None)

subprocess.check_call(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, timeout=None)

subprocess.check_output(args, *, stdin=None, stderr=None, shell=False, universal_newlines=False, timeout=None)

subprocess.getstatusoutput(cmd)

subprocess.getoutput(cmd)

参数说明：

3. subprocess.CompletedProcess类介绍

需要说明的是，subprocess.run()函数是Python3.5中新增的一个高级函数，其返回值是一个subprocess.CompletedPorcess类的实例，因此，subprocess.completedPorcess类也是Python 3.5中才存在的。它表示的是一个已结束进程的状态信息，它所包含的属性如下：

4. 实例

subprocess.run()

>>> subprocess.run(["ls", "-l"])  # doesn't capture output
CompletedProcess(args=['ls', '-l'], returncode=0)

>>> subprocess.run("exit 1", shell=True, check=True)
Traceback (most recent call last):
  ...
subprocess.CalledProcessError: Command 'exit 1' returned non-zero exit status 1

>>> subprocess.run(["ls", "-l", "/dev/null"], stdout=subprocess.PIPE)
CompletedProcess(args=['ls', '-l', '/dev/null'], returncode=0,
stdout=b'crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Jan 23 16:23 /dev/null\n')

subprocess.call()

>>> subprocess.call(['ls',  '-l'])
总用量 160
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 公共的
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 模板
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 视频
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 图片
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 文档
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4月 13  2016 下载
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 音乐
drwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5月 26  2016 桌面
0
>>> subprocess.call('ls -l', shell=True)
总用量 160
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 公共的
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 模板
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 视频
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 图片
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 文档
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4月 13  2016 下载
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 音乐
drwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5月 26  2016 桌面
0
>>> subprocess.call(['ls',  '-l'], stdout=subprocess.DEVNULL)
0
>>> subprocess.call(['ls',  '-l', '/test'])
ls: 无法访问/test: 没有那个文件或目录
2

suprocess.check_call()

>>> subprocess.check_call(['ls',  '-l'])
总用量 160
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 公共的
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 模板
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 视频
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 图片
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 文档
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4月 13  2016 下载
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 音乐
drwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5月 26  2016 桌面
0
>>> subprocess.check_call('ls -l', shell=True)
总用量 160
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 公共的
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 模板
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 视频
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 图片
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 文档
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4月 13  2016 下载
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 音乐
drwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5月 26  2016 桌面
0
>>> subprocess.check_call('ls -l /test', shell=True)
ls: 无法访问/test: 没有那个文件或目录
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
  File "/usr/lib/python3.4/subprocess.py", line 557, in check_call
    raise CalledProcessError(retcode, cmd)
subprocess.CalledProcessError: Command 'ls -l /test' returned non-zero exit status 2

sbuprocess.check_output()

>>> ret = subprocess.check_output(['ls',  '-l'])
>>> print(ret)
b' \xe5\x85\xac\xe5\x85\xb1\xe7\x9a\x84\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe6\xa8\xa1\xe6\x9d\xbf\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe8\xa7\x86\xe9\xa2\x91\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe5\x9b\xbe\xe7\x89\x87\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe6\x96\x87\xe6\xa1\xa3\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4\xe6\x9c\x88 13  2016 \xe4\xb8\x8b\xe8\xbd\xbd\ndrwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12\xe6\x9c\x88  7  2015 \xe9\x9f\xb3\xe4\xb9\x90\ndrwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5\xe6\x9c\x88 26  2016 \xe6\xa1\x8c\xe9\x9d\xa2\n'
>>> ret = subprocess.check_output(['ls',  '-l'], universal_newlines=True)
>>> print(ret)
总用量 160
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 公共的
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 模板
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 视频
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 图片
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 文档
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4月 13  2016 下载
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 音乐
drwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5月 26  2016 桌面

subprocess.getoutput()与subprocess.getstatusoutput()

>>> ret = subprocess.getoutput('ls -l')
>>> print(ret)
总用量 160
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 公共的
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 模板
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 视频
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 图片
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 文档
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4月 13  2016 下载
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 音乐
drwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5月 26  2016 桌面
>>> retcode, output = subprocess.getstatusoutput('ls -l')
>>> print(retcode)
0
>>> print(output)
总用量 160
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 公共的
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 模板
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 视频
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 图片
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 文档
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096  4月 13  2016 下载
drwxr-xr-x  2 wader wader   4096 12月  7  2015 音乐
drwxr-xr-x  7 wader wader   4096  5月 26  2016 桌面
>>> retcode, output = subprocess.getstatusoutput('ls -l /test')
>>> print(retcode)
2
>>> print(output)
ls: 无法访问/test: 没有那个文件或目录

三、subprocess.Popen介绍

该类用于在一个新的进程中执行一个子程序。前面我们提到过，上面介绍的这些函数都是基于subprocess.Popen类实现的，通过使用这些被封装后的高级函数可以很方面的完成一些常见的需求。由于subprocess模块底层的进程创建和管理是由Popen类来处理的，因此，当我们无法通过上面哪些高级函数来实现一些不太常见的功能时就可以通过subprocess.Popen类提供的灵活的api来完成。

1.subprocess.Popen的构造函数

class subprocess.Popen(args, bufsize=-1, executable=None, stdin=None, stdout=None, stderr=None, 
    preexec_fn=None, close_fds=True, shell=False, cwd=None, env=None, universal_newlines=False,
    startup_info=None, creationflags=0, restore_signals=True, start_new_session=False, pass_fds=())

参数说明：

2. subprocess.Popen类的实例可调用的方法

方法	描述
Popen.poll()	用于检查子进程（命令）是否已经执行结束，没结束返回None，结束后返回状态码。
Popen.wait(timeout=None)	等待子进程结束，并返回状态码；如果在timeout指定的秒数之后进程还没有结束，将会抛出一个TimeoutExpired异常。
Popen.communicate(input=None, timeout=None)	该方法可用来与进程进行交互，比如发送数据到stdin，从stdout和stderr读取数据，直到到达文件末尾。
Popen.send_signal(signal)	发送指定的信号给这个子进程。
Popen.terminate()	停止该子进程。
Popen.kill()	杀死该子进程。

关于communicate()方法的说明：

3. subprocess.Popen使用实例

实例1：

>>> import subprocess
>>>
>>> p = subprocess.Popen('df -Th', stdout=subprocess.PIPE, shell=True)
>>> print(p.stdout.read())
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda1      ext4       40G   12G   26G  31% /
devtmpfs       devtmpfs  3.9G     0  3.9G   0% /dev
tmpfs          tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /dev/shm
tmpfs          tmpfs     3.9G  386M  3.5G  10% /run
tmpfs          tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /sys/fs/cgroup
tmpfs          tmpfs     783M     0  783M   0% /run/user/0
tmpfs          tmpfs     783M     0  783M   0% /run/user/1000

实例2：

>>> obj = subprocess.Popen(["python"], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
>>> obj.stdin.write('print(1) \n')
>>> obj.stdin.write('print(2) \n')
>>> obj.stdin.write('print(3) \n')
>>> out,err = obj.communicate()
>>> print(out)
1
2
3

>>> print(err)

实例3：

>>> obj = subprocess.Popen(["python"], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
>>> out,err = obj.communicate(input='print(1) \n')
>>> print(out)
1

>>> print(err)

实例4：

实现类似df -Th | grep data命令的功能，实际上就是实现shell中管道的共功能。

>>> 
>>> p1 = subprocess.Popen(['df', '-Th'], stdout=subprocess.PIPE)
>>> p2 = subprocess.Popen(['grep', 'data'], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE)
>>> out,err = p2.communicate()
>>> print(out)
/dev/vdb1      ext4      493G  4.8G  463G   2% /data
/dev/vdd1      ext4     1008G  420G  537G  44% /data1
/dev/vde1      ext4      985G  503G  432G  54% /data2

>>> print(err)
None

四、总结

那么我们到底该用哪个模块、哪个函数来执行命令与系统及系统进行交互呢？下面我们来做个总结：

到此这篇关于Python实现系统交互(subprocess)的文章就介绍到这了,更多相关Python 系统交互内容请搜索趣讯吧以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持趣讯吧！

上一篇：使用@Transactional,设置嵌套事务不回滚

下一篇：shell脚本读取命令行参数的实现