YouTube影片下載（三）：執行外部命令的subprocess.call()以及subprocess.Popen()方法

本文將補充說明YouTube影片下載（一）的原始碼當中的subprocess程式庫的call()及Popen()方法；介紹subprocess程式庫之前，首先要知道什麼是process和thread。

Program（程式）、Process（程序）和Thread（執行緒）

Program（程式）是一指揮電腦運作的一連串指令，例如，Chrome瀏覽器是一個程式；下載YouTube影片的pyTube.py檔也是一個程式。

Process（程序）是執行中的程式。每當你開啟瀏覽器，就是令作業系統啟動一個程序，並分配記憶體與處理器等資源給它；每一個Chrome瀏覽器的分頁，都是一個獨立運作的程序。

Thread（執行緒）是程序中的一個執行工作。

以瀏覽「視訊直播」網頁為例，目前開啟的瀏覽器視窗是一個Process（程序），網頁中的文字、影像和視訊，則是由程序裡的不同Thread（執行緒）同時連結到網站伺服器擷取而來的。

使用subprocess程式庫執行外部程式

YouTube影片下載（一）的原始碼在執行過程，分別啟動執行ffprobe.exe和ffmpeg.exe兩個外部應用程式，以便分析及合併影音檔。被我們啟動的pyTube.py程式是「主程序」，由pyTube啟動的外部程式則是「子程序」。

Python內建「啟動新的程序，執行外部程式」的subprocess程式庫（直譯作「子程序」），本文將使用它的這兩個方法：

• call()：執行作業系統命令或者啟動外部程式。
• Popen()：執行作業系統命令或者啟動外部程式，並可擷取它的輸出；這個方法名稱的P要大寫，代表process。

使用call()方法執行外部命令

call()方法的命令參數，預設要寫成字串列表格式。例如，底下是透過call()方法執行“ping google.com”命令的寫法：

import subprocess
subprocess.call(["ping", "google.com"])

在Linux或macOS系統上，上面那一行，請寫成：

subprocess.call(["ping", "-c 4", "google.com"])

call()方法有個shell參數，預設為False，將它設定成True，即可把命令寫成單一字串，像這樣：

subprocess.call("ping google.com",  shell=True)

call()方法執行之後，會傳回一個代表命令是否成功執行的數字，如果傳回值不是0，代表執行的命令出了問題。底下的程式片段執行完畢後，將會輸出“命令執行成功！”

import subprocess
status = subprocess.call("ping  google.com", shell=True)

if (status != 0):
    print("出錯啦～")
else:
    print("命令執行成功！")

YouTube影片下載（二）這篇貼文提到，透過FFmpeg合併視訊檔和聲音檔的命令如下（假設輸入的影音檔名分別是video.mp4和audio.mp3，合併完成的輸出檔名是ok.mp4）：

ffmpeg -I video.mp4 -I audio.mp3 -map 0:v  -map 1:a -c copy -y ok.mp4

因此，使用call()方法執行上述命令的敘述可以寫成：

cmd = "ffmpeg -I video.mp4 -I audio.mp3 -map 0:v \
      -map 1:a -c copy -y ok.mp4"
subprocess.call(cmd, shell=True)

YouTube影片下載（一）的原始碼當中，合併影音檔的敘述寫成merge_media()自訂函式（第96行），這部份的原始碼如下：

def merge_media():
    temp_video = os.path.join(fileobj['dir'], 'temp_video.mp4')
    temp_audio = os.path.join(fileobj['dir'], 'temp_audio.mp4')
    temp_output = os.path.join(fileobj['dir'], 'output.mp4')
 
    cmd = f'ffmpeg -i {temp_video} -i {temp_audio} \
        -map 0:v -map 1:a -c copy -y {temp_output}'
    try:
        subprocess.call(cmd, shell=True)
        # 視訊檔重新命名
        os.rename(temp_output, os.path.join(fileobj['dir'], fileobj['name']))
        os.remove(temp_audio)
        os.remove(temp_video)
        print('視訊和聲音合併完成')
    except:
        print('視訊和聲音合併失敗')

從YouTube下載的影片，檔名預設以影片的標題命名。在Windows系統的命令提示字元或其他非採用Unicode編碼的終端機中，英文以外的文字或變成亂碼；執行的命令敘述裡面若有亂碼，可能導致執行錯誤，因此，影音檔下載完畢時，程式先把它們重新命名成“temp_video.mp4”（參閱原始碼第126行）或“temp_audio.mp4”（原始碼第140行）。

影音檔合併完畢後，再將檔名改回影片的標題，然後刪除temp_video.mp4（視訊）及temp_audio.mp4（聲音）檔。關於合併路徑os.path.join()指令的說明，請參閱《超圖解Python程式設計入門》4-4頁，或者查閱書末「索引」中的「檔案操作」單元（D-7頁）。

使用Popen方法執行外部程式並擷取其輸出文字

Popen()的命令參數，預設也要寫成字串列表格式。它也有shell參數，設定成True，即可把命令寫成單一字串。跟call()的不同點在於，Popen()可以接收外部命令輸出在終端機的內容。

使用Popen()執行並接收“ping google”命令的結果的敘述：

import subprocess
r = subprocess.Popen(["ping", "google.com"], stdout=subprocess.PIPE)

其中的stdout參數代表“standard output”（標準輸出，這裡指的是終端機螢幕），將它設定成subprocess.PIPE常數，“pipe”的原意是「管線」或「導管」，上面的命令若沒指定stdout參數，外部命令的輸出將同樣顯示在終端機，加上stdout=subprocess.PIPE，代表把外部命令的輸出導入Python程式。

上面的subprocess.Popen()執行後，將傳回stdout=subprocess.PIPE參數產生的Popen類型物件。Popen物件具有communicate（直譯為「通訊」）方法，可傳回元組（tuple）類型的外部命令輸出和錯誤訊息。以底下的敘述為例：

import subprocess
r = subprocess.Popen(["ping", "google.com"], stdout=subprocess.PIPE)
out, err = r.communicate()

執行之後，out將包含ping google.com命令的輸出，像這樣：

b'\r\nPing google.com [216.58.200.46]  (\xa8\xcf\xa5\xce 32 \xa6\xec\xa4\xb8\xb2\xd5\xaa\xba\xb8\xea\xae\xc6):\r\n\xa6^\xc2\xd0\xa6\xdb  216.58.200.46: \xa6\xec\xa4\xb8\xb2\xd5=32 \xae\xc9\xb6\xa1=4ms  TTL=56\r\n\xa6^\xc2\xd0\xa6\xdb 216.58.200.46: \xa6\xec\xa4\xb8\xb2\xd5=32  \xae\xc9\xb6\xa1=4ms TTL=56\r\n\xa6^\xc2\xd0\xa6\xdb 216.58.200.46:  \xa6\xec\xa4\xb8\xb2\xd5=32 \xae\xc9\xb6\xa1=4ms  TTL=56\r\n\xa6^\xc2\xd0\xa6\xdb 216.58.200.46: \xa6\xec\xa4\xb8\xb2\xd5=32  \xae\xc9\xb6\xa1=4ms TTL=56\r\n\r\n216.58.200.46 \xaa\xba Ping  \xb2\xce\xadp\xb8\xea\xae\xc6:\r\n     \xab\xca\xa5]: \xa4w\xb6\xc7\xb0e = 4\xa1A\xa4w\xa6\xac\xa8\xec = 4,  \xa4w\xbf\xf2\xa5\xa2 = 0 (0%  \xbf\xf2\xa5\xa2)\xa1A\r\n\xa4j\xac\xf9\xaa\xba\xa8\xd3\xa6^\xae\xc9\xb6\xa1  (\xb2@\xac\xed):\r\n     \xb3\xcc\xa4p\xad\xc8 = 4ms\xa1A\xb3\xcc\xa4j\xad\xc8 = 4ms\xa1A\xa5\xad\xa7\xa1  = 4ms\r\n'

在Windows系統上，指定用cp950（或big5）解碼；在Linux或macOS系統，使用utf-8解碼，即可還原中文字串：

out.decode('cp950')

輸出結果如下：

'\r\nPing google.com [216.58.200.46] (使用 32 位元組的資料):\r\n回覆自 216.58.200.46: 位元組=32 時間=4ms TTL=56\r\n回覆自 216.58.200.46: 位元組=32 時間=4ms TTL=56\r\n回覆自 216.58.200.46: 位元組=32 時間=4ms TTL=56\r\n回覆自 216.58.200.46: 位元組=32 時間=4ms TTL=56\r\n\r\n216.58.200.46  的 Ping 統計資料:\r\n    封包: 已傳送 = 4，已收到 = 4, 已遺失 = 0 (0% 遺失)，\r\n大約的來回時間 (毫秒):\r\n    最小值 = 4ms， 最大值 = 4ms，平均 = 4ms\r\n'

YouTube影片下載（一）的原始碼第85行的check_media()自訂函式，透過Popen()方法執行ffprobe命令，並嘗試從它的輸出文字中找尋“Audio”字串，藉以得知下載影片是否包含聲音。