Python执行Shell命令并获取结果：深入解析与实战

Python可以通过多种方式执行Shell命令并获取结果，常用的方式包括 subprocess模块。subprocess模块允许你生成新的进程，连接它们的输入/输出/错误管道，并获取它们的返回码。本指南将深入解析如何使用Python执行Shell命令，并提供一些实战示例。

一、subprocess模块简介

subprocess模块提供了强大的进程创建接口和与进程交互的功能。常用的方法有：

• subprocess.run()
• subprocess.Popen()
• subprocess.check_output()

1. subprocess.run()

subprocess.run()是Python 3.5中引入的，推荐用于大多数情况下的Shell命令执行。

import subprocess

result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

2. subprocess.Popen()

subprocess.Popen()提供更强大的功能，可以与子进程进行更细粒度的交互。

import subprocess

process = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
stdout, stderr = process.communicate()
print(stdout)

3. subprocess.check_output()

subprocess.check_output()用于执行命令并获取输出，如果命令返回非零值会抛出异常。

import subprocess

output = subprocess.check_output(['ls', '-l'], text=True)
print(output)

二、深入解析与实战

1. 基本命令执行

使用 subprocess.run()执行基本命令，并捕获输出和错误信息。

import subprocess

def execute_command(command):
    try:
        result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True, check=True)
        return result.stdout
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        return f"Error: {e.stderr}"

output = execute_command(['ls', '-l'])
print(output)

2. 处理长时间运行的命令

使用 subprocess.Popen()处理长时间运行的命令，并实时获取输出。

import subprocess

def execute_long_running_command(command):
    process = subprocess.Popen(command, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
    for stdout_line in iter(process.stdout.readline, ""):
        print(stdout_line, end="")  # 实时输出
    process.stdout.close()
    process.wait()
    return process.returncode

return_code = execute_long_running_command(['ping', 'google.com', '-c', '4'])
print(f"Command finished with return code: {return_code}")

3. 使用Shell模式执行命令

有时需要通过Shell执行命令，这时可以使用 shell=True参数。

import subprocess

def execute_shell_command(command):
    result = subprocess.run(command, shell=True, capture_output=True, text=True)
    return result.stdout

output = execute_shell_command('ls -l | grep py')
print(output)

4. 捕获标准输出和标准错误

同时捕获标准输出和标准错误，并处理错误信息。

import subprocess

def execute_command_with_error_handling(command):
    try:
        result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True, check=True)
        return result.stdout
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        return f"Error: {e.stderr}"

output = execute_command_with_error_handling(['ls', '-l', '/nonexistent'])
print(output)

5. 设置命令超时

可以设置命令的执行超时，避免长时间挂起。

import subprocess

def execute_command_with_timeout(command, timeout):
    try:
        result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True, timeout=timeout)
        return result.stdout
    except subprocess.TimeoutExpired as e:
        return "Error: Command timed out"

output = execute_command_with_timeout(['sleep', '5'], timeout=2)
print(output)

三、实战示例

示例1：获取系统信息

import subprocess

def get_system_info():
    uname = subprocess.run(['uname', '-a'], capture_output=True, text=True)
    return uname.stdout

print(get_system_info())

示例2：检查网络连通性

import subprocess

def ping_host(host):
    command = ['ping', '-c', '4', host]
    result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True)
    if result.returncode == 0:
        return f"Host {host} is reachable."
    else:
        return f"Host {host} is not reachable."

print(ping_host('google.com'))

示例3：备份数据库

import subprocess

def backup_database(db_name, backup_path):
    command = f"pg_dump {db_name} > {backup_path}"
    result = subprocess.run(command, shell=True, capture_output=True, text=True)
    if result.returncode == 0:
        return "Database backup successful."
    else:
        return f"Database backup failed: {result.stderr}"

print(backup_database('mydatabase', '/path/to/backup.sql'))

四、总结

通过Python的 subprocess模块，可以灵活地执行Shell命令并获取结果，从而实现系统信息获取、网络连通性检查、数据库备份等自动化任务。结合实际需求和场景，选择合适的 subprocess方法，能显著提高开发和运维效率。

思维导图

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|          Python执行Shell命令并获取结果                |
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           | 一、subprocess模块简介        |
           | 1. subprocess.run()          |
           | 2. subprocess.Popen()        |
           | 3. subprocess.check_output() |
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           | 二、深入解析与实战            |
           | 1. 基本命令执行              |
           | 2. 处理长时间运行的命令      |
           | 3. 使用Shell模式执行命令     |
           | 4. 捕获标准输出和标准错误    |
           | 5. 设置命令超时              |
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           | 三、实战示例                 |
           | 1. 获取系统信息              |
           | 2. 检查网络连通性            |
           | 3. 备份数据库                |
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           | 四、总结                    |
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通过以上内容，开发者可以在实际项目中灵活应用Python执行Shell命令，实现各种自动化任务，提高开发和运维效率。