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Python 信号处理机制解析

冷漠man

冷漠man

发布时间:2026-01-30 20:48:07

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来源于php中文网

原创

Python signal模块仅主线程有效,子线程注册handler不触发;SIGKILL、SIGSTOP不可捕获,SIGCONT handler不执行;SIGCHLD需循环waitpid防僵尸;推荐用Event/Queue替代信号通信。

python 信号处理机制解析

Python 的 signal 模块只能在主线程中注册和生效

这是最常被忽略的前提:Python 的 signal 模块底层依赖操作系统信号机制(如 Linux 的 sigaction),而 CPython 将信号处理统一交由主线程捕获。即使你在子线程里调用 signal.signal(),调用会成功,但该 handler **永远不会被触发**——信号实际只递送给主线程。

常见错误现象:

  • 多线程程序中给子线程设置 signal.SIGUSR1 handler,发信号后无响应
  • 使用 threading.Thread 启动后台任务后,主程序收不到 Ctrl+CSIGINT)以外的信号

实操建议:

  • 所有 signal.signal() 调用必须放在主线程、且在任何子线程 start() 之前
  • 若需“通知”子线程,用线程安全对象(如 threading.Eventqueue.Queue)中转,而非直接发信号
  • 异步场景(如 asyncio)中,signal 仍只作用于运行事件循环的线程(通常是主线程),且需用 loop.add_signal_handler()(仅 Unix)

signal.pause()signal.sigwait() 的适用场景差异

signal.pause() 让主线程挂起,等待任意未被忽略的信号到来;而 signal.sigwait() 是更可控的选择——它阻塞等待**指定信号集**,且不修改信号处理行为(即不干扰已注册的 handler)。

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关键区别

  • pause() 无法指定信号,且一旦有信号触发 handler,handler 返回后 pause() 才返回 —— 这导致无法用于轮询或超时等待
  • sigwait() 必须先用 signal.pthread_sigmask(signal.SIG_BLOCK, [sig]) 阻塞对应信号,否则可能被 delivery 给默认 handler(如终止进程)
  • sigwait() 在 Windows 不可用(仅 Unix)

典型用法:

import signal
import time

阻塞 SIGUSR1

signal.pthread_sigmask(signal.SIG_BLOCK, {signal.SIGUSR1})

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然后在循环中等待

while True: sig = signal.sigwait({signal.SIGUSR1}) print("Got SIGUSR1")

为什么 SIGCHLD 处理要配合 os.waitpid(-1, os.WNOHANG)

Python 默认对 SIGCHLD 的处理是忽略(SIG_IGN),这会导致子进程变成僵尸进程。若手动注册 handler,必须立刻回收子进程状态,否则信号可能丢失(尤其多个子进程快速退出时)。

核心问题在于:SIGCHLD 不排队,多次子进程退出只产生一次信号。所以 handler 内不能只调用一次 os.waitpid()

实操要点:

  • 务必使用 os.WNOHANG,避免阻塞;用循环反复调用 os.waitpid(-1, os.WNOHANG) 直到返回 (0, 0)
  • 不要在 handler 中做耗时操作(如日志写入、网络请求),否则可能阻塞信号接收
  • CPython 3.7+ 推荐改用 subprocess.Popen + wait(timeout=...)asyncio.create_subprocess_exec,规避 SIGCHLD 手动管理

Python 中无法捕获的信号及其原因

以下信号在 Python 中无法通过 signal.signal() 设置 handler:

  • SIGKILL(9)和 SIGSTOP(19):操作系统强制保留,任何进程都不能忽略或捕获
  • SIGCONT:虽可注册 handler,但 handler **不会被调用** —— 系统在恢复进程后直接继续执行,不通知用户代码
  • SIGSEGVSIGFPE 等同步错误信号:Python 解释器本身会将其转为异常(如 MemoryErrorFloatingPointError),若强行设 handler,可能导致解释器状态不一致甚至崩溃

真正能安全使用的信号其实很有限:常用的是 SIGINTSIGTERMSIGHUPSIGUSR1/SIGUSR2(Unix),以及 SIGALRM(需配合 signal.alarm())。

跨平台时尤其注意:SIGUSR1SIGUSR2 在 Windows 完全不存在,用前务必加 hasattr(signal, "SIGUSR1") 判断。

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