我們通常會遇到這樣的需求：通過C++或其他較底層的語言實現了一個復雜的功能模塊，需要搭建一個基于Web的Demo，方法查詢數據。由于Python語言的強大和簡潔，其用來搭建Demo非常合適，Flask框架和jinja2模塊功能為python提供了方便的web開發能力。同時，python能夠很方便的同其他語言的代碼交互。因此我們選擇python作為開發Demo的工具。假設我們需要調用的模塊（提供底層服務）通過標準輸入循環讀入數據，處理完畢后把結果寫出到標出輸出，這樣的場景在linux環境下很常見，依賴于Linux強大的重定向能力。然而，非常不幸的是，底層模塊有一個很重的初始化過程，因此我們不能夠每次查詢請求都去重新生成調用底層模塊的子進程。解決方案就是只生成一次子進程，然后對每個請求通過管道（pipe）來和子進程交互。
Python的subPRocess模塊可以很容易地生成子進程，類似Linux系統調用fork和exec。subprocess模塊的Popen對象可能以非阻塞的方式調用外部可執行程序，因此我們使用Poen對象來實現需求。如果我們想要把數據寫入子進程的標準輸入stdin，那么在創建Popen對象的時候就需要指定參數stdin為subprocess.PIPE；同樣，如果我們需要從子進程的標準輸出中讀取數據，那么在創建Popen對象的時候就需要指定參數stdout為subprocess.PIPE。先看一個簡單的例子：
from subprocess import Popen, PIPEp = Popen('less', stdin=PIPE, stdout=PIPE)p.communicate('Line number %d./n' % x)
communicate函數返回一個二元組(stdoutdata, stderrdata)，包含了子進程的標準輸出和標出錯誤的輸出數據。然而，由于Popen對象的communicate函數會阻塞父進程，同時還會關閉管道，因此每個Popen對象只能調用一次communicate函數，如果有多個請求必須重新生成Popen對象（重新初始化子進程），不能滿足我們的需求。
因此，我們只有往Popen對象的stdin和stdout對象里寫入和讀取數據才能實現我們的需求。然而，不幸的是subprocess模塊默認情況下只運行在子進程結束的時候讀取一次標準輸出。Both subprocess and os.popen* only allow input and output one time, and the output to be read only when the process terminates.
進過一番研究之后我發現通過fcntl模塊的fcntl函數可以把子進程的標準輸出改為非阻塞的方式，從而達到我們的目的。這樣困擾我許久的問題終于得到了完美解決。代碼如下：
1 #!/usr/bin/python 2 # -*- coding: utf-8 -*- 3 # author: 4 from subprocess import Popen, PIPE 5 import select 6 import fcntl, os 7 import time 8 9 class Server(object):10 def __init__(self, args, server_env = None):11 if server_env:12 self.process = Popen(args, stdin=PIPE, stdout=PIPE, stderr=PIPE, env=server_env)13 else:14 self.process = Popen(args, stdin=PIPE, stdout=PIPE, stderr=PIPE)15 flags = fcntl.fcntl(self.process.stdout, fcntl.F_GETFL)16 fcntl.fcntl(self.process.stdout, fcntl.F_SETFL, flags | os.O_NONBLOCK)17 18 def send(self, data, tail = '/n'):19 self.process.stdin.write(data + tail)20 self.process.stdin.flush()21 22 def recv(self, t=.1, stderr=0):23 r = ''24 pr = self.process.stdout25 if stderr:26 pr = self.process.stdout27 while True:28 if not select.select([pr], [], [], 0)[0]:29 time.sleep(t)30 continue31 r = pr.read()32 return r.rstrip()33 return r.rstrip()34 35 if __name__ == "__main__":36 ServerArgs = ['/path/to/server', '/path/to/args']37 server = Server(ServerArgs)38 test_data = '拿鐵', '咖啡'39 for x in test_data:40 server.send(x)41 print x, server.recv()
另外，調用一些外部程序時，可能需要指定相應的環境變量，方式如下：
my_env = os.environ my_env["LD_LIBRARY_PATH"] = "/path/to/lib" server = server.Server(cmd, my_env)
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