Python怎么执行外部命令？subprocess的使用详解

很多时候python应用需要执行一些外部命令来获取操作系统的支持。但是python执行外部命令的库有很多并不知道选择哪个会更好，这时候小编就要来推荐subprocess模块了。这是一个python自带的模块。众所周知python自带模块或许不是最好的，但绝对是比较好用的。接下来这篇文章我们就来看看subprocess的使用详解吧。

一、了解subprocess

subeprocess模块是python自带的模块，无需安装，主要用来取代一些就的模块或方法，如os.system、os.spawn*、os.popen、commands.*等。
因此执行外部命令优先使用subprocess模块

1、subprocess.run()方法

subprocess.run()方法是官方推荐的方法，几乎所有的工作都可以用它来完成。
如下是函数源码：

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

该函数返回一个CompletedProcess类（有属性传入参数及返回值）的实例，该函数的参数有很多，只需要记住常用的即可

1、args : 代表需要在操作系统中执行的命令，可以是字符串形式（要求shell=True），也可以是list列表类型
2、* ：代表可变参数，一般是列表或者字典类型
3、stdin、stdout、stderr ：指定了可执行程序的标准输入、标准输出、标准错误文件句柄
4、shell ：代表着程序是否需要在shell上执行，当想使用shell的特性时，设置shell=True，这样就可以使用shell指令的管道、文件名称通配符、环境变量等，不过python也提供了很多类似shell的模块，如glob、fnmatch、os.walk()、os.path.expandvars()、os.path.expanduser()和shutil。
5、check ：如果check设置为True，就检查命令的返回值，当返回值为0时，将抛出AclledProcessError的异常
6、timeout ：设置超时时间，如果超时则kill掉子进程

1.使用字符串方式执行shell命令

[root@localhost python]# vim 1.py
#!/bin/env python3
import subprocess
b=subprocess.run("ls -l /ltp | head -2", shell=True) # 执行run方法，并将返回值赋值给b
# total 184980
# -rw-r--r--. 1 root root     10865 May  8 16:21 123.txt

print(b)              # 执行该run函数后返回的CompletedProcess类
# CompletedProcess(args='ls -l /ltp | head -2', returncode=0)

print(b.args)         # 打印出CompletedProcess类的agrs属性值，就是执行的shell命令
# ls -l /ltp | head -2

print(b.returncode)   # 打印命令执行的状态码
# 0

结果展示

[root@localhost python]# ./1.py
total 184980
-rw-r--r--. 1 root root 10865 May 8 16:21 123.txt

CompletedProcess(args='ls -l /ltp | head -2', returncode=0)2

ls -l /ltp | head -2

0

2.使用列表方式执行

个人感觉方法二不好用，尤其是想要使用管道符号时，很难用

#!/bin/env python3
import subprocess
b = subprocess.run(["ls", "-l", "/ltp"])
print(b)
print(b.args)
print(b.returncode)

执行结果

[root@localhost python]# ./2.py
total 10865
-rw-r--r--. 1 root root 10865 May 8 16:21 123.txt
CompletedProcess(args=['ls', '-l', '/ltp'], returncode=0)
['ls', '-l', '/ltp']
0

3.捕获脚本输出

如果需要采集命令执行的结果，可以传入参数stdout=subprocess.PIPE

[root@localhost python]# cat 3.py
#!/bin/env python3
import subprocess
# 传入stdout=subprocess.PIPE参数即可
b=subprocess.run("ls -l /ltp | head -2", shell=True, stdout=subprocess.PIPE)

print(b.stdout)

结果显示

[root@localhost python]# ./1.py
b'total 184980 -rw-r--r--. 1 root root 10865 May 8 16:21 123.txt '

4.检测异常

示例1：模拟renturncode值不为0

传入参数check=True,当返回值不为0时，就会抛出异常

[root@localhost python]# cat 1.py
#!/bin/env python3
import subprocess
b=subprocess.run("ls -l /123 | head -2 && exit 1", shell=True, stdout=subprocess.PIPE, check=True)
print(b.returncode)

执行结果：返回了CalledProcessError 类型报错

[root@localhost python]# ./1.py
ls: cannot access /123: No such file or directory
Traceback (most recent call last):
  File "./1.py", line 3, in <module>
    b=subprocess.run("ls -l /123 | head -2 && exit 1", shell=True, stdout=subprocess.PIPE, check=True)
  File "/usr/local/python3/lib/python3.7/subprocess.py", line 487, in run
    output=stdout, stderr=stderr)
subprocess.CalledProcessError: Command 'ls -l /123 | head -2 && exit 1' returned non-zero exit status 1.
# 返回了 CalledProcessError 类型报错

示例2：模拟执行超时

返回 TimeoutExpired 异常

[root@localhost python]# vim 1.py
#!/bin/env python3
import subprocess

b=subprocess.run("while 2>1;do sleep 1;done",timeout=3, shell=True, stdout=subprocess.PIPE, check=True)

print(b.returncode)

显示结果

[root@localhost python]# ./1.py
Traceback (most recent call last):
File "/usr/local/python3/lib/python3.7/subprocess.py", line 474, in run
    stdout, stderr = process.communicate(input, timeout=timeout)
File "/usr/local/python3/lib/python3.7/subprocess.py", line 939, in communicate
    stdout, stderr = self._communicate(input, endtime, timeout)
File "/usr/local/python3/lib/python3.7/subprocess.py", line 1682, in _communicate
    self._check_timeout(endtime, orig_timeout)
File "/usr/local/python3/lib/python3.7/subprocess.py", line 982, in _check_timeout
    raise TimeoutExpired(self.args, orig_timeout)
subprocess.TimeoutExpired: Command 'while 2>1;do sleep 1;done' timed out after 3 seconds

During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):
File "./1.py", line 3, in <module>
    b=subprocess.run("while 2>1;do sleep 1;done",timeout=3, shell=True, stdout=subprocess.PIPE, check=True)
File "/usr/local/python3/lib/python3.7/subprocess.py", line 479, in run
    stderr=stderr)
subprocess.TimeoutExpired: Command 'while 2>1;do sleep 1;done' timed out after 3 seconds

2、Popen类

1.初步认识Popen类

首先来看一下Popen类的构造函数

class 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
):

参数字符串或列表bufsize0 : 无缓冲

参数	字符串或列表
bufsize	0 : 无缓冲 1 : 行缓冲其他正数值：缓冲区大小负数值：采用默认的系统缓冲（一般是全缓冲）
executable	一般不用，args 字符串或列表的第一项表示程序名
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也可以设置为stdout
preexec_fn	钩子函数，在fork和exec之间执行
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
shell	若为True的话 : 在unix 下相当于在args前面添加了 “/bin/bash” “-c" 在windows下，相当于添加了"cmd.exe /c”
cwd	设置工作目录
env	设置环境变量
unviersal_newlines	各种换行符统一处理成" "
startupinfo	windows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

2.Popen的使用方法

1、subprocess.Popen([“cat”, “abc.txt”])
2、subprocess.Popen(“cat abc.txt”, shell=True)

上面的第二种其实就相当于：subprocess.Popen(["/bin/bash", “-c”, “cat abc.txt”])

示例：

[root@localhost python]# cat 3.py
#!/bin/env python3
import subprocess
obj = subprocess.Popen("ls -l /ltp",
                       shell=True,
                       stdin=subprocess.PIPE,
                       stdout=subprocess.PIPE,
                       stderr=subprocess.PIPE,
                       universal_newlines=True)
error_info = obj.stderr.read()
out_info = obj.stdout.read()
result = out_info + error_info
print(result)

[root@localhost python]# ./3.py
total 184980
-rw-r--r--. 1 root root     10865 May  8 16:21 123.txt
-rw-r--r--. 1 root root       802 Apr 21 09:42 ab.sh
drwxr-xr-x. 3 root root       101 Apr  1 18:34 auth
-rw-r--r--. 1 root root   5242880 Mar 18 13:20 bigfile
-rwxrwxrwx. 1 root root      1392 Feb  5 09:24 dingding.sh

Popen类的对象方法

名称	功能
poll()	检查是否结束，设置返回值
wait()	等待结束，设置返回值
communicate()	参数是标准输入，返回标准输出和标准出错
send_signal()	发动信号（主要指linux下有用）
terminate()	终止进程，unix对应的SIGTERM信号，windows下调用api函数TerminateProcess()
kill()	杀死进程（unix对应SIGKILL信号），windows下同上
stdin stdout stderr	参数中指定PIPE时有用
pid	进程id
returncode	进程返回值

补充：其他方法

1、subeprocess.call(*args,**kwargs): call()方法调用Popen()执行程序，并且等待它执行完成
2、subpeocess.check_call(*args, **kwargs): 调用上面的call()，如果返回值非零，返回异常
3、subprocess.check_output(*args, **kwargs) : 调用Popen()执行程序，并返回标准输出

二、补充os模块执行外部命令

1、os.system()方法

示例：

[root@localhost python]# cat 4.py
#!/bin/env python3
import os
# 变量ret接收命令执行后的返回值
ret = os.system('ls -l /ltp |head -2')
print("
执行成功" if ret == 0 else "
执行失败")

执行结果

[root@localhost python]# ./4.py
total 184980
-rw-r--r--. 1 root root 10865 May 8 16:21 123.txt

执行成功

2、os.popen()用法

与subprocess.Popen()类似，就不写了

补充：subprocess.run()和subprocess.Popen()的执行结果是写入到缓存的，可以执行结束后打印结果，不会实时在终端输出；而os.system()是实时输出到终端界面的；

以上就是Python执行外部命令的详细内容，更多Python学习资料请关注W3Cschool其它相关文章！