java.lang.Runtime.exec的左膀右臂:流输入和流读取详解

Java提供了Runtime.exec()方法来启动一个新进程。该方法可以返回Process对象，通过该对象可以控制和管理子进程的输入、输出以及错误流。这个方法中的参数是一个字符串，它描述了一个shell命令，应该如何来运行这个新的子进程。

为了更好地使用exec()方法，在使用exec()的时候，我们应该学会：

1.正确处理进程输出

2.合并输出流，正确地处理错误

3.增加进程的交互

4.通常的编程技巧

下面我们将详细讲解一下这个问题。

一. 确定进程输出

一旦启动一个进程，子进程处理输出流，而主进程负责处理输入和错误。通常情况下，这意味着你应该在一个线程中完成一个任务，而其他的线程则负责读取和处理输出，确保没有线程会阻塞等待运行子进程的输出。

输出有时被缓冲，因此要求读取器定期刷新来将缓冲区中的数据充满。下面的代码展示了一个如何启动UNIX进程的例子：

import java.io.*;
public class Test {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Runtime rt = Runtime.getRuntime();
    Process proc = rt.exec("ls");
    InputStream stdin = proc.getInputStream();
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(stdin);
    BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
    String line = null;
    System.out.println("<OUTPUT>");
    while ( (line = br.readLine()) != null)
      System.out.println(line);
    System.out.println("</OUTPUT>");
    int exitVal = proc.waitFor();
    System.out.println("Process exitValue: " + exitVal);
  }
}

注意到我们启动子进程的时候并没有提供输出程序到主进程的管道。相反，子进程的输出流（在这种情况下是ls的输出）被start()方法连接到新的InputStreamReader，并连接可以传递到缓冲的BufferedReader。然后，我们部分读取由子进程生成的结果并将其显示在主进程的STDOUT上。

二. 合并输出流，正确处理错误

Java允许三种不同的标准进程流：

1.输入流:包括子进程对标准输入流(System.in)的使用。

2.输出流:包括子进程对标准输出流(System.out)和标准错误流(System.err)的使用。

3.错误流:该流用于报告错误，这些错误对于诊断问题很有用。

大多数情况下，我们应该为每种类型的流创建单独的进程来处理特定的工作。但也有时候，显式地为子进程指定流已经足够。这种方法特别适合于与系统进程通信的应用程序（例如，爬虫程序或者系统监视器）。

下面的代码演示了如何合并输出流，并分离错误流。

import java.io.*;
public class Test {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Runtime rt = Runtime.getRuntime();
    String[] cmd = {"ls", "-al"};
    Process proc = rt.exec(cmd);
    InputStream stdin = proc.getInputStream();
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(stdin);
    BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
    InputStream stderr = proc.getErrorStream();
    InputStreamReader esr = new InputStreamReader(stderr);
    BufferedReader ebr = new BufferedReader(esr);
    String line = null;
    System.out.println("<OUTPUT>");
    while ( (line = br.readLine()) != null)
      System.out.println(line);
    System.out.println("</OUTPUT>");
    System.out.println("<ERROR>");
    while ( (line = ebr.readLine()) != null)
      System.out.println(line);
    System.out.println("</ERROR>");
    int exitVal = proc.waitFor();
    System.out.println("Process exitValue: " + exitVal);
  }
}

三. 增加进程的交互

下列示例演示了如何启动一个交互式进程，并发送输入到用不同于按下Enter键的方式回答问题。下面的程序会启动iconv，该程序是一个Unix将不同字符编码转换成一种标准字符编码的命令行实用程序。

import java.io.*;
public class Test {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Runtime rt = Runtime.getRuntime();
    Process proc = rt.exec("iconv -f ISO-8859-1 -t UTF-8");
    OutputStream out = proc.getOutputStream();
    InputStream in = proc.getInputStream();
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
    PrintWriter writer = new PrintWriter(out);
    String[] messages = {"food", "coat", "car"};
    for (String message : messages) {
      writer.println(message);
      String line = reader.readLine();
      System.out.println(line);
    }
    writer.println("quit");
    writer.flush();
    int exitVal = proc.waitFor();
    System.out.println("Process exitValue: " + exitVal);
  }
}

四. 通常的编程技巧

当使用ProcessBuilder，Runtime.exec()或System()等方法启动另一个的JVM时，也可以被称为Java调用时，我们需要使用Process.waitFor()等方法等待子进程完成。这里给出完整的示例：

import java.io.*;
public class Test {
  public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
    String command = "java -cp ./example.jar com.mycompany.app.Main";
    ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder(command.split("\\s+"));
    builder.directory(new File("/home/user/"));
    builder.redirectOutput(new File("/home/user/output.txt"));
    Process process = builder.start();
    int exitValue = process.waitFor();
    if (exitValue == 0) {
      System.out.println("Process exited without errors");
    } else {
      System.out.println("Process exited with errors");
    }
  }
}

在这个示例中，我们使用ProcessBuilder来启动一个Java应用程序，该程序包含在example.jar中，并且该应用程序的Main类位于com.mycompany.app包中。操作目录被设置为/home/user路径。标准输出被重定向到一个名为output.txt的文件。最后在waitFor()方法中等待进程结束，如果进程完全正确执行将返回0，否则返回非0。