信号处理是Unix/Linux系统中进程间通信的重要机制。当我们需要在Python程序中处理键盘中断（Ctrl+C）或实现优雅退出时，signal模块就成为了关键工具。本文将带你全面了解这个常被忽视但极其重要的模块。

一、为什么需要信号处理？

想象一个场景：你的Python程序正在执行重要数据写入，用户突然按下Ctrl+C。如果没有信号处理机制，文件可能会处于损坏状态。通过signal模块，我们可以捕获这类中断信号，在退出前完成资源清理。

信号本质上是由操作系统发送给进程的软件中断，常见信号包括：
- SIGINT（2）：键盘中断（Ctrl+C）
- SIGTERM（15）：终止请求（默认的kill命令）
- SIGKILL（9）：强制终止（无法被捕获）

二、signal模块核心用法

1. 基础信号捕获

python
import signal
import time

def handler(signum, frame):
print(f"收到信号 {signum}，准备优雅退出...")
# 执行清理操作
exit(0)

注册信号处理器

signal.signal(signal.SIGINT, handler)

while True:
print("程序运行中...")
time.sleep(1)
当按下Ctrl+C时，程序不会立即终止，而是先执行handler函数中的清理逻辑。

2. 信号常量与特性

signal模块定义了所有标准信号常量：
python print(signal.SIGABRT) # 6 print(signal.SIGSEGV) # 11

需要注意：
- SIGKILL和SIGSTOP不能被捕获或忽略
- 某些信号在不同平台可能不可用（如Windows）

3. 高级应用：定时信号

python
def alarm_handler(signum, frame):
raise TimeoutError("操作超时")

signal.signal(signal.SIGALRM, alarm_handler)
signal.alarm(5) # 5秒后触发SIGALRM

三、实际开发中的注意事项

1. 线程安全：信号处理函数在主线程执行，多线程环境中需谨慎处理
2. 阻塞调用：某些系统调用（如I/O操作）可能被信号中断
3. 平台差异：
   python if hasattr(signal, 'SIGALRM'): # Unix特有信号 signal.signal(signal.SIGALRM, handler)

四、典型应用场景

1. 服务优雅退出：python
   import signal

class Server:
def init(self):
signal.signal(signal.SIGTERM, self.graceful_shutdown)

def graceful_shutdown(self, signum, frame):
    print("关闭数据库连接...")
    print("保存未完成的任务...")
    exit(0)

1. 防止重复启动：python
   import fcntl
   import signal

def releaselock(signum, frame): filelock.release()
exit(0)

filelock = open('/tmp/app.lock', 'w') try: fcntl.lockf(filelock, fcntl.LOCKEX | fcntl.LOCKNB)
except IOError:
print("程序已在运行中")
exit(1)

signal.signal(signal.SIGINT, releaselock) signal.signal(signal.SIGTERM, releaselock)

五、信号处理的最佳实践

1. 保持处理函数简单，避免复杂操作
2. 对于耗时操作，使用事件标志而非在handler中直接执行

3. 考虑使用上下文管理器管理信号：python
   class SignalContext:
   def enter(self):
   self.original_handler = signal.getsignal(signal.SIGINT)
   signal.signal(signal.SIGINT, self.handler)

   def exit(self, *args):
   signal.signal(signal.SIGINT, self.original_handler)

   def handler(self, signum, frame):
   print("临时信号处理")

六、替代方案探讨

虽然signal模块是处理信号的标准方式，但在复杂应用中可能需要考虑：
- asyncio的事件循环集成
- 第三方库如python-daemon实现完整的守护进程
- 使用进程管理工具（supervisor/systemd）

通过合理使用signal模块，你的Python程序可以更专业地处理外部中断，实现资源的安全释放和状态保存。建议在关键业务系统中都加入基本的信号处理逻辑，这往往是区分健壮程序与普通程序的重要标志。