python如何控制外部程序

Python控制外部程序的方式有多种，包括使用subprocess模块、os模块、以及第三方库psutil。其中，subprocess模块是最常用的方式。下面将详细介绍如何使用subprocess模块来控制外部程序，并提供一些实际应用的示例。

一、SUBPROCESS模块

1. 介绍

subprocess模块是Python标准库中的一个模块，用于生成新的进程、连接到其输入/输出/错误管道，并获得其返回码。它是一个强大的工具，可以替代os.system、os.spawn*、os.popen*等旧有的方式。

2. 基本用法

使用subprocess模块生成一个新的进程并执行外部命令非常简单。以下是一个基本的示例：

import subprocess
执行外部命令'ls'
result = subprocess.run(['ls'], stdout=subprocess.PIPE)
print(result.stdout.decode())

在这个例子中，我们使用subprocess.run方法执行了ls命令，并将输出捕获到result.stdout中。

3. 捕获输出

为了捕获外部程序的输出，可以使用stdout和stderr参数：

import subprocess
执行外部命令'ls'并捕获输出
result = subprocess.run(['ls'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
print("Standard Output:", result.stdout.decode())
print("Standard Error:", result.stderr.decode())

4. 传递输入

我们也可以通过stdin参数向外部程序传递输入：

import subprocess
向外部命令'grep'传递输入
process = subprocess.Popen(['grep', 'hello'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
output, error = process.communicate(input='hello world\nhello Python\n')
print(output.decode())

5. 超时

subprocess模块还支持设置超时时间，如果外部程序在指定时间内没有完成执行，可以自动终止：

import subprocess
try:
    result = subprocess.run(['sleep', '5'], timeout=2)
except subprocess.TimeoutExpired:
    print("Process timed out")

二、OS模块

1. 介绍

虽然subprocess模块功能更强大，但os模块也可以用于一些简单的任务，比如启动外部程序：

import os
使用os.system执行外部命令
os.system('ls')

2. 进程管理

os模块还提供了进程管理功能，例如终止进程：

import os
import signal
启动一个子进程
pid = os.fork()
if pid == 0:
    while True:
        pass
else:
    # 终止子进程
    os.kill(pid, signal.SIGKILL)

三、第三方库PSUTIL

1. 介绍

psutil是一个跨平台库，用于检索系统利用率（包括CPU、内存、磁盘、网络、传感器）的信息以及管理进程。它提供了比os和subprocess更多的功能。

2. 安装

首先，安装psutil库：

pip install psutil

3. 使用

使用psutil可以轻松获取系统信息和管理进程：

import psutil
获取CPU利用率
cpu_usage = psutil.cpu_percent(interval=1)
print(f"CPU Usage: {cpu_usage}%")
获取内存信息
memory_info = psutil.virtual_memory()
print(f"Memory Usage: {memory_info.percent}%")
获取进程信息
for process in psutil.process_iter(['pid', 'name']):
    print(process.info)

四、实际应用示例

1. 监控系统资源

使用psutil库监控系统资源，例如CPU、内存、磁盘和网络的使用情况：

import psutil
def monitor_system_resources():
    print(f"CPU Usage: {psutil.cpu_percent(interval=1)}%")
    memory_info = psutil.virtual_memory()
    print(f"Memory Usage: {memory_info.percent}%")
    disk_info = psutil.disk_usage('/')
    print(f"Disk Usage: {disk_info.percent}%")
    net_info = psutil.net_io_counters()
    print(f"Network Sent: {net_info.bytes_sent} bytes, Received: {net_info.bytes_recv} bytes")
if __name__ == "__main__":
    monitor_system_resources()

2. 终止进程

使用psutil库终止一个占用过多资源的进程：

import psutil
def kill_heavy_process(threshold=80):
    for proc in psutil.process_iter(['pid', 'name', 'cpu_percent']):
        if proc.info['cpu_percent'] > threshold:
            print(f"Killing process {proc.info['name']} (PID: {proc.info['pid']})")
            psutil.Process(proc.info['pid']).terminate()
if __name__ == "__main__":
    kill_heavy_process()

3. 执行定时任务

使用subprocess模块执行定时任务，例如每隔一段时间运行一个外部脚本：

import subprocess
import time
def run_scheduled_task(script_path, interval=60):
    while True:
        subprocess.run(['python', script_path])
        time.sleep(interval)
if __name__ == "__main__":
    run_scheduled_task('path/to/your/script.py')

五、总结

通过subprocess模块、os模块和第三方库psutil，我们可以方便地控制和管理外部程序。subprocess模块适用于大多数场景，可以执行外部命令并捕获其输出；os模块适用于一些简单的任务和进程管理；而psutil库则提供了更强大的系统监控和进程管理功能。

在实际应用中，根据具体需求选择合适的工具和方法，可以大大提高编程效率和代码的可读性。希望通过本文的介绍，您对Python控制外部程序有了更深入的了解和掌握。