我们知道，python 在自动化领域中被广泛应用，可以很好地自动化处理一些任务。就比如编写 Python 脚本自动化执行重复性的任务，如文件处理、数据处理、系统管理等需要运行其他程序或者与操作系统交互的任务。那么今天我们来看一下在 python 中如何运行 shell 命令来与操作系统交互。
一般来讲，最好是用 python 自带的函数或模块，而不是直接调用其他程序或者操作系统的命令。我们来看一下 python 中有哪些自带模块或者方法可以实现。
01.pathlib 模块
如果你需要创建或者删除文件/目录，检查文件是否存在或者改变权限等，你完全不需要使用操作系统的命令。你可以完全通过 pathlib 模块来实现，它有你需要的一切，甚至 glob、os.path 都可以不用。
我们来简单看一下关于这个模块的例子：
from pathlib import Path
# 创建一个Path对象表示当前工作目录current_directory = Path.cwd()print("当前工作目录:", current_directory)
# 创建一个新的目录new_directory = current_directory / "my_folder"new_directory.mkdir()print("创建新目录:", new_directory)
# 创建一个新的文件new_file = new_directory / "my_file.txt"new_file.touch()print("创建新文件:", new_file)
# 写入文件with new_file.open(mode='w') as f: f.write("Hello, World!")
# 读取文件内容with new_file.open() as f: content = f.read()print("文件内容:", content)
# 遍历目录中的文件for file in new_directory.iterdir(): print("文件:", file)
# 删除文件和目录new_file.unlink()new_directory.rmdir()print("删除文件和目录:", new_file, new_directory)
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02.tempfile 模块
在 Python 中临时创建和处理文件时，tempfile 模块提供了方便的方法。它可以在临时目录中创建临时文件和临时文件夹，并提供了一些便利的函数和类来管理这些临时文件。
import tempfile
# 创建临时文件temp_file = tempfile.NamedTemporaryFile(delete=False)temp_file.write(b'This is a temporary file.')temp_file.close()
# 打印临时文件路径print("临时文件路径:", temp_file.name)
# 打开临时文件并读取内容with open(temp_file.name, 'r') as f: content = f.read()print("临时文件内容:", content)
# 创建临时目录temp_dir = tempfile.TemporaryDirectory()
# 打印临时目录路径print("临时目录路径:", temp_dir.name)
# 自动清理临时目录temp_dir.cleanup()
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03.shutil 模块
前面我们知道 pathlib 模块满足了 python 中大多数与文件相关的需求。如果需要例如复制，移动，删除或创建文件，可以使用 shutil 模块。
import shutil
# 复制文件shutil.copy('source_file.txt', 'destination_folder/')
# 移动文件shutil.move('source_file.txt', 'destination_folder/')
# 删除文件shutil.remove('file_to_be_deleted.txt')
# 删除目录shutil.rmtree('directory_to_be_deleted/')
# 创建压缩文件shutil.make_archive('archive', 'zip', 'source_folder/')
# 解压缩文件shutil.unpack_archive('archive.zip', 'destination_folder/')
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04.os 模块
os 模块是 Python 中一个更老的、更底层的模块，提供了与操作系统交互和执行文件系统操作的功能
但是随着 python 的发展，越来越多面向对象的、更直观和易于使用的模块可以供大家使用。对于 os 模块，大家可以了解一下就行了。
import os
print(os.getenv('PATH'))# 获取环境变量PATH的值，并打印# 示例输出：/home/martin/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:...
print(os.uname())# 获取操作系统的信息，并打印# 示例输出：posix.uname_result(sysname='Linux', nodename='...', release='...', version='...', machine='x86_64')
print(os.times())# 获取进程的CPU时间信息，并打印# 示例输出：posix.times_result(user=0.01, system=0.0, children_user=0.0, children_system=0.0, elapsed=1740.63)
print(os.cpu_count())# 获取可用的CPU核心数量，并打印# 示例输出：16
print(os.getloadavg())# 获取系统的平均负载，并打印# 示例输出：(2.021484375, 2.35595703125, 2.04052734375)
old_umask = os.umask(0o022)# 设置文件创建时的权限掩码，并将旧的掩码保存起来# 在此处可以执行与文件相关的操作...
os.umask(old_umask)# 恢复旧的文件权限掩码
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05.sh 模块
sh 模块不是 python 的标准模块，它是一个第三方模块，在使用之前我们需要安装它
import sh
# 在 $PATH 中运行任何命令...print(sh.ls('-la'))# 执行ls命令并打印输出# 示例输出：# total 36# drwxrwxr-x 2 martin martin 4096 apr 8 14:18 .# drwxrwxr-x 41 martin martin 20480 apr 7 15:23 ..# -rw-rw-r-- 1 martin martin 30 apr 8 14:18 examples.py
ls_cmd = sh.Command('ls')print(ls_cmd('-la')) # 显式调用# 使用Command对象执行ls命令并打印输出# 示例输出与上述相同
# 如果命令不在PATH中：custom_cmd = sh.Command('/path/to/my/cmd')custom_cmd('some', 'args') # 执行自定义命令并传递参数
with sh.contrib.sudo: # 使用'sudo'执行一些操作... ...# 使用'sudo'执行一些操作的上下文环境
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当我们通过 sh 模块去执行一些 shell 命令时，sh 模块会尝试在本地环境变量（$PATH）中查找带有该名称的内置 shell 命令或二进制文件。如果没有找到，可以自己添加命令路径。
custom_cmd = sh.Command('/path/to/my/cmd')custom_cmd('some', 'args') # 执行自定义命令并传递参数
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如果要将命令的输出写入到文件里面，可以使用 _out 参数。
#相当于 ip address > /tmp/ipaddrsh.ip.address(_out='/tmp/ipaddr')
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我们在敲 shell 命令时通常会使用到管道符（|），在 sh 模块中通过 _in 参数来实现。
print(sh.awk('{print $9}', _in=sh.ls('-la')))# 等同于 "ls -la | awk '{print $9}'"
print(sh.wc('-l', _in=sh.ls('.', '-1')))# 等同于 "ls -1 | wc -l"
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对于异常处理，我们可以简单地处理 ErrorReturnCode 或 TimeoutException 异常。
try: sh.cat('/tmp/doesnt/exist')except sh.ErrorReturnCode as e: print(f'Command {e.full_cmd} exited with {e.exit_code}') # '/usr/bin/cat /tmp/doesnt/exist' 命令结果返回 1
curl = sh.curl('https://httpbin.org/delay/5', _bg=True)try: curl.wait(timeout=3)except sh.TimeoutException: print("Command timed out...") curl.kill()
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