Java魔法堂之調(diào)用外部程序的方法

更新時(shí)間：2021年02月11日 07:27:41 作者：^_^肥仔John

這篇文章主要介紹了Java魔法堂：調(diào)用外部程序的相關(guān)知識(shí)，本文給大家介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友參考下吧

前言

Java雖然五臟俱全但總有軟肋，譬如獲取CPU等硬件信息，當(dāng)然我們可以通過(guò)JNI調(diào)用C/C++來(lái)獲取，但對(duì)于對(duì)C/C++和Windows API不熟的碼農(nóng)是一系列復(fù)雜的學(xué)習(xí)和踩坑過(guò)程。那能不能通過(guò)簡(jiǎn)單一些、學(xué)習(xí)成本低一些的方式呢？答案是肯定的，在功能實(shí)現(xiàn)放在首位的情況下，借他山之石是最簡(jiǎn)潔有力的做法。

認(rèn)識(shí)java.lang.Runtime#exec方法

作用：用于調(diào)用外部程序，并重定向外部程序的標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤到緩沖池。功能就是和windows的“運(yùn)行”一樣。

重載方法說(shuō)明

Runtime#exec(String command);
Runtime#exec(String command, String[] envp);
Runtime#exec(String command, String[] envp, File workdir);
Runtime#exec(String[] cmdArray);
Runtime#exec(String[] cmdArray, String[] envp);
Runtime#exec(String[] cmdArray, String[] envp, File workdir);

String[] envp 作為調(diào)用命令前設(shè)置的會(huì)話級(jí)環(huán)境變量。
1.1. 變量作用域：命令運(yùn)行結(jié)束后，通過(guò)該參數(shù)設(shè)置的環(huán)境變量將失效；
1.2. 設(shè)置方式：variableName=variableValue，如Process proc = r.exec("cmd /c dir > %dest%", new String[]{"dest=c:\\dir.txt"});File workdir 用于設(shè)置當(dāng)前工作目錄，譬如我們需要執(zhí)行位于D:\tools下的echo.exe程序，那么可以這樣調(diào)用Process proc = r.exec("echo.exec", null, new File("D:\\tools"));String command 即為需要調(diào)用的外部程序，以及命令行參數(shù)等。Windows下調(diào)用系統(tǒng)命令，像dir等命令是由cmd解析器解釋執(zhí)行的，因此若直接寫(xiě)"dir"則會(huì)被認(rèn)為在當(dāng)前工作目錄下有一個(gè)"dir.exe"文件，那么當(dāng)然會(huì)執(zhí)行失敗；在Linux下調(diào)用ls等是同樣道理，因此請(qǐng)按如下方式調(diào)用cmd和shell命令：
3.1. 調(diào)用CMD命令的方式為Process proc = r.exec(String.format("cmd /c %s", "cmd命令，如dir、type等"))，若要啟動(dòng)一個(gè)新的Console執(zhí)行命令，只需要將dir改寫(xiě)為start dir即可；
3.2. 調(diào)用Shell命令的方式為Process proc = r.exec(String.format("/bin/sh -c %s", "shell命令，如ls、cat等"))，若要啟動(dòng)一個(gè)新的Terminal執(zhí)行命令，只需要將ls改寫(xiě)為xterm -e ls即可；String[] cmdArray 功能和String command一樣，但命令行的每個(gè)部分將作被獨(dú)立分隔出來(lái)作為數(shù)組中的元素。如cmd /c dir必須分割為new String[]{"cmd", "/c", "dir"}，而不能分割為new String[]{"cmd /c", "dir"}。

輸入重定向

廢話少說(shuō)，直接看代碼！

try {                                                      
 String cmd = "cmd /c start cmd.exe";                                    
 Process child = Runtime.getRuntime().exec(cmd);                               
 OutputStream output = child.getOutputStream();                               
 output.write("cd C:/ /r/n".getBytes());                                   
 output.flush();                                               
 output.write("dir /r/n".getBytes());                                    
 output.close();                                               
}                                                        
catch (IOException e) {}

輸出重定向

注意：不支持直接使用>或>>執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)輸出重定向。

String cmd = "/path/to/getipconfig.bat"; // 自己寫(xiě)的bat腳本文件，里面包含ipconfig /all命令。
Process p;                                                   
                                                           
try {                                                      
 p = Runtime.getRunTime().exec(cmd);                                     
 InputStream input = p.getInputStream();                                   
 InputStreamReader streamReader = new InputStreamReader(input);                       
 BufferedReader bufReader = new BufferedReader(streamReader);                        
 String line = null;                                             
                                                           
 while ((line = bufReader.readLine()) != null) {                               
  System.out.println(line);                                          
 }                                                      
}                                                        
catch (IOException e) {}

為什么不能使用>和>>實(shí)現(xiàn)輸出重定向呢？

通過(guò)Process實(shí)例.getInputStream()和Process實(shí)例.getErrorStream()獲取的輸入流和錯(cuò)誤信息流是緩沖池是當(dāng)前Java程序提供的，而不是直接獲取外部程序的標(biāo)準(zhǔn)輸出流和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流。
即通過(guò)Runtime#exec調(diào)用外部程序時(shí)，外部程序的標(biāo)準(zhǔn)輸出流和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流已經(jīng)被Java程序接管。那么在命令中企圖通過(guò)>和>>實(shí)現(xiàn)輸出重定向顯然已無(wú)效果。

另外，緩沖池的容量是一定的，因此若外部程序在運(yùn)行過(guò)程中不斷向緩沖池輸出內(nèi)容，當(dāng)緩沖池填滿，那么外部程序?qū)和＿\(yùn)行直到緩沖池有空位可接收外部程序的輸出內(nèi)容為止。（采用xcopy命令復(fù)制大量文件時(shí)將會(huì)出現(xiàn)該問(wèn)題）
解決辦法就是當(dāng)前的Java程序不斷讀取緩沖池的內(nèi)容，從而為騰出緩沖池的空間。如：

Runtime r = Runtime.getRuntime();
try{
 Process proc = r.exec("cmd /c dir"); // 假設(shè)該操作為造成大量?jī)?nèi)容輸出
 // 采用字符流讀取緩沖池內(nèi)容，騰出空間
 BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(proc.getInputStream(), "gbk")));
 String line = null;
 while ((line = reader.readLine()) != null){
   System.out.println(line);
 }

 // 或采用字節(jié)流讀取緩沖池內(nèi)容，騰出空間
 // ByteArrayOutputStream pool = new ByteArrayOutputStream();
 // byte[] buffer = new byte[1024];
 // int count = -1;
 // while ((count = proc.getInputStream().read(buffer)) != -1){
 //  pool.write(buffer, 0, count);
 //  buffer = new byte[1024];
 // }
 // System.out.println(pool.toString("gbk"));

 int exitVal = proc.waitFor();
 System.out.println(exitVal == 0 ? "成功" : "失敗");
}
catch(Exception e){
 e.printStackTrace();
}

注意：外部程序在執(zhí)行結(jié)束后將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，否則不管是字符流還是字節(jié)流均由于既讀不到數(shù)據(jù)，又讀不到流結(jié)束符而出現(xiàn)阻塞Java進(jìn)程運(yùn)行的情況。

簡(jiǎn)化輸入輸出重定向的java.lang.ProcessBuilder

功能和java.lang.runtime#exec一樣，只是java.lang.ProcessBuilder僅接收命令行以數(shù)組形式傳遞給java.lang.ProcessBuilder#command()而已。

基本使用

ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder();                                                                 
// pb.command("cmd /c dir"); 這樣會(huì)報(bào)錯(cuò)                                                                  
// 或者寫(xiě)到new ProcessBuilder("cmd", "/c", "dir")                                                             
pb.command("cmd", "/c", "dir");                                                                      
try {                                                                                   
 Process process = pb.start();                                                                     
 // 后面都是操作Process實(shí)例的方法                                                                    
}                                                                                     
catch (IOException e){}

重定向

public ProcessBuilder redirectInput(File file) // 輸入重定向                                                       
public ProcessBuilder redirectOutput(File file) // 輸出重定向                                                       
public ProcessBuilder redirectError(File file) // 異常重定向

示例

try {                                                                                  
 ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("cmd");                                                            
 // 在標(biāo)準(zhǔn)輸入中，通過(guò)換行符分隔多行命令。                                                              
 // commands.txt的內(nèi)容為                                                                       
 // javac Demo.java                                                                          
 // java Demo                                                                             
 File commands = new File("/path/to/commands.txt");                                                          
 File error = new File("/path/to/error");                                                               
 File output = new File("/path/to/output");                                                              
                                                                                         
 pd.redirectInput(commands);                                                                     
 pd.redirectOutput(output);                                                                      
 pd.redirectError(error);                                                                       
                                                                                         
 pd.start();                                                                             
}                                                                                    
catch(Exception e) {                                                                           
 e.printStackTrace();                                                                         
}

java.lang.ProcessAPI說(shuō)明

// 以非阻塞方式獲取子進(jìn)程執(zhí)行的返回值（習(xí)慣0表示正常結(jié)束）。若子進(jìn)程尚未完成時(shí)調(diào)用該方法，則會(huì)報(bào)異常`java.lang.IllegalThreadStateException`
int exitValue()      
// 以阻塞方式獲取子進(jìn)程執(zhí)行的返回值。若進(jìn)程尚未完成則會(huì)等待子進(jìn)程完成后才恢復(fù)當(dāng)前線程。
// 問(wèn)題：若子進(jìn)程無(wú)法正常關(guān)閉，則會(huì)導(dǎo)致Java線程一直掛起；
// 返回值為子進(jìn)程的退出碼
int waitFor()。                                  
// 如果超時(shí)前子進(jìn)程結(jié)束，那么返回`true` ，否則返回`false`
boolean waitFor(long timeout, TimeUnit unit)
// 強(qiáng)行終止子進(jìn)程，但調(diào)用后子進(jìn)程不會(huì)馬上被終止，所以立即調(diào)`boolean isAlive()`方法可能會(huì)返回`true`，因此需配合`waitFor`使用。
void destory()
// 默認(rèn)實(shí)現(xiàn)為調(diào)用`void destory()`方法。從JDK1.8開(kāi)始提供。
Process destoryForcibly()
// 如果子進(jìn)程還沒(méi)結(jié)束則返回`true` 。從JDK1.8開(kāi)始提供。                                          
boolean isAlive()
// 獲取子進(jìn)程的異常輸出流，如果子進(jìn)程以`ProcessBuilder`創(chuàng)建，且通過(guò)`ProcessBuilder.redirectError`設(shè)置重定向，那么該方法返回`null`                          
InputStream getErrorStream()
// 獲取子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸出流，如果子進(jìn)程以`ProcessBuilder`創(chuàng)建，且通過(guò)`ProcessBuilder.redirectOutput`設(shè)置重定向，那么該方法返回`null`
InputStream getInputStream() 
// 獲取子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入流，如果子進(jìn)程以`ProcessBuilder`創(chuàng)建，且通過(guò)`ProcessBuilder.redirectInput`設(shè)置重定向，那么該方法返回`null`
OutputStream getOutputStream()