Python：signal 库高级用法举例和应用详解

Travis Tang

2024-07-25

Python：signal库高级用法举例和应用详解

模块介绍

Python 的 signal 模块为用户提供了在应用程序内处理操作系统信号的接口。信号是异步事件的一种形式，用来通知进程发生了某些特定的事件，例如中断、中止或超时。通过 signal 模块，程序可以捕获并处理这些信号，为应用程序的稳定运行做出更好的保障。

Python 的 signal 模块适用于 Python 3 以上的版本，且在所有支持操作系统信号的系统上都可运行。

应用场景

signal 模块主要用于以下几个方面：

处理系统信号： 在应用程序中捕获并处理特定系统信号，例如 SIGINT、SIGTERM 和 SIGHUP。
超时控制： 对某些操作设置超时并在超时时进行处理。
进程控制： 管理进程间通信和信号传递。

这些功能在开发需要高可用性和稳定性的服务端应用、嵌入式系统编程及其他对信号处理有需求的领域中都十分重要。

安装说明

signal 模块是 Python 的内置标准库，无需额外安装。只需在代码中导入 signal 模块即可使用。

用法举例

示例 1: 捕获 SIGINT 信号并优雅关闭

在终端中运行的程序可以通过 Ctrl+C 发送 SIGINT 信号。本例中，我们使用 signal 模块捕获此信号并优雅地关闭程序。

import signal  # 导入signal模块
import sys  # 导入sys模块

def signal_handler(sig, frame):
    print('捕获到SIGINT信号，程序即将退出')  # 当捕获到SIGINT信号时打印提示信息
    sys.exit(0)  # 退出程序

signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)  # 将SIGINT信号与自定义处理函数绑定

print('按Ctrl+C退出程序')  # 提示用户如何退出程序
signal.pause()  # 等待信号

示例 2: 实现操作的超时控制

假设需要对某个操作实现超时控制，我们可以使用 signal 模块来实现。

import signal  # 导入signal模块

class TimeoutException(Exception):
    pass  # 自定义超时异常类

def handler(signum, frame):
    raise TimeoutException  # 当信号处理函数被调用时，抛出TimeoutException

signal.signal(signal.SIGALRM, handler)  # 将SIGALRM信号与自定义处理函数绑定

def long_running_operation():
    print('开始长时间运行的操作')  # 打印提示信息
    signal.alarm(5)  # 设置超时时间为5秒
    try:
        while True:
            pass  # 模拟长时间操作
    except TimeoutException:
        print('操作超时')  # 操作超时时打印提示信息
    finally:
        signal.alarm(0)  # 关闭超时计时器

long_running_operation()  # 执行长时间操作

示例 3: 处理多个信号

在某些复杂应用中，可能需要处理多个信号。我们可以通过绑定不同的处理函数来进行处理。

import signal  # 导入signal模块
import time  # 导入time模块

def handle_sighup(signum, frame):
    print('收到SIGHUP信号')  # 当捕获到SIGHUP信号时打印提示信息

def handle_sigterm(signum, frame):
    print('收到SIGTERM信号，准备退出')  # 当捕获到SIGTERM信号时打印提示信息
    exit(0)

# 将SIGHUP信号与处理函数绑定
signal.signal(signal.SIGHUP, handle_sighup)

# 将SIGTERM信号与处理函数绑定
signal.signal(signal.SIGTERM, handle_sigterm)

print('程序运行中，发送SIGHUP或SIGTERM信号进行测试')  # 提示用户如何测试程序
while True:
    time.sleep(1)  # 模拟程序的持续运行

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