Python subprocess.popen示例：高效地運行和控制其他進程

Python subprocess模塊讓我們可以和操作系統進行交互，也可以讓我們輕鬆地運行和控制其他進程。subprocess模塊提供了一系列的函數和類，可以用來處理進程的創建、運行、輸入、輸出和信號等。其中，subprocess.Popen()是最強大和常用的函數之一，這個函數可以創建一個子進程，在新的進程中運行一個外部命令，把輸入和輸出連接到當前進程。比如，當需要執行其他編程語言的程序或者在Python中運行系統命令的時候，我們通常會使用subprocess模塊。

一、subprocess模塊中的常見方法

在學習subprocess.Popen()方法之前，我們先來了解一些subprocess模塊中常見的函數和類。

1.subprocess.run()

subprocess.run()方法是Python 3.5以後新增的方法，它是subprocess模塊的高層次的接口，可以用來代替Popen、call的組合使用，該方法可以獲取子進程的輸出以及運行結果代碼，還可以設置timeout。

import subprocess

result = subprocess.run(["ls", "-l"], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
print(result.returncode)
print(result.stdout.decode("utf-8"))
print(result.stderr.decode("utf-8"))

這個例子中，我們使用了subprocess.run()方法執行了Linux系統中的ls -l命令，並通過stdout和stderr輸出了結果。這個例子中的returncode、stdout、stderr對象都是返回的bytes類型，需要使用decode()方法轉換成字符串。

2.subprocess.call()

subprocess.call()方法是一個簡單的方法，可以運行一個命令行命令，然後等待該命令完成。

import subprocess

subprocess.call(["ls", "-l"])

這個例子中，我們使用了subprocess.call()方法執行了Linux系統中的ls -l命令，執行完之後，會返回值0。

3.subprocess.Popen()

subprocess.Popen()方法可以用來創建一個新的進程和子進程，可以把進程的輸出與輸入都連接到 Python，然後就可以和 Python 進行交互了。下面是一個例子。

import subprocess

process = subprocess.Popen(["ls", "-la"], stdout=subprocess.PIPE)
print(process.stdout.read())

這個例子中，我們使用了subprocess.Popen()方法執行了Linux系統中的ls -la命令，並通過stdout輸出了結果。

二、subprocess.Popen()的常用參數

subprocess.Popen()方法會根據傳入的參數啟動一個新的進程，和Linux命令行一樣，subprocess.Popen()也支持很多參數，下面是一些常用的參數：

1.args參數

args參數是一個字符串或者一個列表，指定需要執行的進程和傳入的參數，如果是字符串類型，則需要把參數用空格隔開。

2.stdin、stdout和stderr參數

stdin、stdout和stderr參數分別代表子進程的標準輸入、標準輸出和標準錯誤輸出。在Popen對象中，這三個屬性本質是文件描述符，可以使用文件操作的方式進行修改（比如文件讀寫）。

3.shell參數

shell參數是一個布爾值參數，如果為True表示在Unix系統中使用shell或者Windows系統中使用cmd.exe的方式運行命令。

4.close_fds參數

close_fds參數用於關閉在創建子進程時不應該保持打開的文件描述符。文件描述符是一個整型數，指向內核中打開文件的一個記錄。打開文件將會消耗掉系統資源，如果打開的文件過多，則會導致系統資源的浪費。該選項默認值為 True，建議不要更改。

三、subprocess.Popen()常見實戰操作

1.子進程執行Linux命令行

在Python中執行Linux命令非常容易，下面是一個例子。

import subprocess

result = subprocess.Popen(["ls", "-l"], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
out, err = result.communicate()
print(out.decode("utf-8"))
print(err.decode("utf-8"))

這個例子中，我們使用了Popen啟動了一個子進程來執行ls -l命令，然後使用communicate()方法獲取了它的輸出結果和錯誤信息。這個例子演示了如何在Python中執行Linux命令，同時把輸出和錯誤輸出保存了下來。

2.打開一個文本文件進行讀取和寫入

下面是一個例子，演示了如何打開一個已經存在的文本文件，並把輸出寫入到該文件中。

import subprocess

with open("out.txt", "w") as outfile, open("err.txt", "w") as errfile:
    result = subprocess.Popen(["ls", "-l"], stdout=outfile, stderr=errfile)
    result.communicate()

這個例子中，我們用Popen創建了一個子進程來執行ls -l命令並把結果輸出到out.txt文件中，然後把錯誤信息輸出到err.txt文件中。

3.使用環境變量和管道

下面是一個例子，演示了如何使用環境變量和管道。

import subprocess

process = subprocess.Popen(["echo $HOME"], stdout=subprocess.PIPE, shell=True)
print(process.communicate()[0].decode("utf-8"))

這個例子中，我們用Popen創建了一個子進程來執行echo $HOME命令來獲取$HOME環境變量的值，然後再使用communicate()方法獲取它的輸出結果。

總結

subprocess模塊是Python中非常強大的模塊之一，在使用Python語言編寫腳本或應用程序時，經常要用到執行系統命令或調用第三方程序的情況，此時subprocess模塊就非常有用。本文介紹了subprocess模塊中的一些常用方法和參數，希望對讀者有所幫助。