一日一技：在 Python 中接管键盘中断信号

摄影：产品经理与产品经理在成都

假设有这样一个需求，你需要从 Redis 中持续不断读取数据，并把这些数据写入到 MongoDB 中。你可能会这样写代码：

import json
import redis
import pymongo
client = redis.Redis()
handler = pymongo.MongoClient().example.col
whileTrue:
    data_raw = client.blpop('data', timeout=300)
    ifnot data_raw:
        continue
    data = json.loads(data_raw[1].decode())
    handler.insert_one(data)

但这样写有一个问题，就是每来一条数据都要连接一次 MongoDB，大量时间浪费在了网络 I/O上。

于是大家会把代码改成下面这样：

import json
import redis
import pymongo
client = redis.Redis()
handler = pymongo.MongoClient().example.col
to_be_insert = []
whileTrue:
    data_raw = client.blpop('data', timeout=300)
    ifnot data_raw:
        continue
    data = json.loads(data_raw[1].decode())
    to_be_insert.append(data)
    if len(to_be_insert) >= 1000:
        handler.insert_many(to_be_insert)
        to_be_insert = []

每凑够1000条数据，批量写入到 MongoDB 中。

现在又面临另外一个问题。假设因为某种原因，我需要更新这个程序，于是我按下了键盘上的Ctrl + C强制关闭了这个程序。而此时to_be_insert列表里面有999条数据将会永久丢失——它们已经被从 Redis 中删除了，但又没有来得及写入 MongoDB 中。

我想实现，当我按下 Ctrl + C 时，程序不再从 Redis 中读取数据，但会先把to_be_insert中的数据（无论有几条）都插入 MongoDB 中。最后再关闭程序。

要实现这个需求，就必须在我们按下Ctrl + C时，程序还能继续运行一段代码。可问题是按下Ctrl + C时，程序就直接结束了，如何还能再运行一段代码？

实际上，当我们按下键盘上的Ctrl + C时，Python 收到一个名为SIGINT的信号。具体规则可以阅读官方文档。收到信号以后，Python 会调用一个信号回调函数。只不过默认的回调函数就是让程序抛出一个 KeyboardInterrupt异常导致程序关闭。现在，我们可以设法让 Python 使用我们自定义的一段函数来作为信号回调函数。

要使用信号，我们需用导入 Python 的signal库。然后自定义一个信号回调函数，当 Python 收到某个信号时，调用这个函数。

所以我们修改一下上面的代码：

import signal
import json
import redis
import pymongo
client = redis.Redis()
handler = pymongo.MongoClient().example.col
stop = False
def keyboard_handler(signum, frame):
    global stop
    stop = True
signal.signal(signal.SIGINT, keyboard_handler)
to_be_insert = []
whilenot stop:
    data_raw = client.blpop('data', timeout=300)
    ifnot data_raw:
        continue
    data = json.loads(data_raw[1].decode())
    to_be_insert.append(data)
    if len(to_be_insert) >= 1000:
        handler.insert_many(to_be_insert)
        to_be_insert = []
if to_be_insert:
    handler.insert_many(to_be_insert)

我们定义了一个全局变量stop，默认为 False，所以默认情况下，while not stop所在的循环体会持续运行。

我们定义了一个函数keyboard_handler，它的作用是修改全局变量stop为 True。需要注意的是，在函数里面修改全局变量，必须先使用global 变量名声明这个变量为全局变量。否则无法修改。

修改以后，while not stop循环停止，于是程序进入:

if to_be_insert:
    handler.insert_many(to_be_insert)

只要列表里面有数据，就会批量插入 MongoDB 中。然后程序结束。

整段代码的关键就在signal.signal(signal.SIGINT, keyboard_handler)这里把信号SIGINT与函数keyboard_handler关联上了，于是，在上面这段代码运行的任何时候，只要按下键盘的Ctrl + C，程序就会进入keyboard_handler函数里面，优先执行这个函数里面的代码。执行完成以后，回到之前中断的地方，继续执行之前没有完成的代码。而由于在函数里面我已经修改了stop的值，所以原来的循环不能继续执行，于是进入最后的收尾工作。

需要注意的是，如果你的整个代码全都是使用 Python 写的，那么 signal可以在你程序的任何阶段触发，只要你按下 Ctrl + C，立刻就会进入设置好的信号回调函数中。

但如果你的代码中，有一部分代码是使用 C 语言写的，那么当你按下Ctrl + C以后，可能需要等这段C 语言的代码运行完成以后，才会进入你设置的信号回调函数中。