Python3实现捕获Ctrl+C终止信号

技术背景

对于一些连续运行或者长时间运行的Python程序而言，如服务器的后端，或者是长时间运行的科学计算程序。当我们涉及到一些中途退出的操作时，比如使用Ctrl+C来退出正在运行的程序。这种场景的出现一般有两个可能性：一是程序出现了问题，需要终止程序来对其进行调整。另一种是程序本身是正确的，但是程序运行的速度太慢了，也有可能是想提前结束，这种场景下很多时候我们是希望可以保留其相应的计算结果的。但是如果我们使用的是一些第三方的数据存储格式来存储数据，不一定可以支持连续的存储，非常常见的是在程序执行结束之后，再将结果进行保存。但是由于程序被提前终止了，此时就需要一些特殊的手段来对中途终止的程序的结果进行保存。

基础案例

我们先来看一个比较简单的案例：一个普通的打印数字的程序，每隔1s的时间就打印一个数字出来，我们可以使用python的signal.signal来捕获这个终止信号。

# signal_exit.py
import signal
import sys
 
def signal_handler(signal, frame):
    print ('\nSignal Catched! You have just type Ctrl+C!')
    sys.exit(0)
 
if __name__ == '__main__':
    import time
 
    signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)
    for x in range(100):
        time.sleep(1)
        print (x)

当我们运行这个程序到一半时，同时按下Ctrl+C，我们会得到如下的结果：

$ python3 signal_exit.py
0
1
2
^C
Signal Catched! You have just type Ctrl+C!

这个结果表明，我们在程序运行的过程中捕获到了Ctrl+C的这个外部操作，并且对该操作进行了相应的处理之后，才终止了程序的运行。需要注意的是，如果此时不加上sys.exit(0)这个终止的操作，这个程序不会被停止，会继续运行下去，相当于只是捕获了异常终止信号但不做任何的处理。

给终止信号传入外部参数

在上面的一个案例中，仅仅只是捕获了“终止运行”的这个外部信号，但是如果更进一步的，我们想捕获到最后一个输出的数字是多少，这个时候要如何操作呢？signal.signal函数本身并不支持很多的参数传入，此时建议采取的是自行创建一个类，将signal_handler函数封装为类的成员函数，这样我们就可以获取到相应的内部参数，如下面这个案例所示：

# signal_exit.py
import signal
import sys
import time
 
class Printer:
    def __init__(self):
        self.x = 0
        signal.signal(signal.SIGINT, self.signal_handler)
 
    def signal_handler(self, signal, frame):
        print ('\nSignal Catched! You have just type Ctrl+C! The last number is: {}'.format(self.x))
        sys.exit(0)
 
    def run(self, counter=10):
        while self.x < counter:
            print (self.x)
            time.sleep(1)
            self.x += 1
 
if __name__ == '__main__':
    printer = Printer()
    printer.run(counter=100)

此时如果在程序正在运行的状态下同时按下Ctrl+C，得到的结果如下：

$ python3 signal_exit.py
0
1
2
3
^C
Signal Catched! You have just type Ctrl+C! The last number is: 3

可以看到，我们成功的捕获到了最后一个被输出出来的参数。

总结概要

当我们准备去杀死一个进程时，从程序设计的本身来考虑，我们应当要设计一定的保护方案来确保程序被非正常终止时，相应的计算结果也能够被很好的保存下来。在Python中可以使用signal.signal函数来实现这样的功能，但是如果要实现数据的保存功能，需要结合一个实际的类来实现。

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