淺談Java多進(jìn)程程序的運(yùn)行模式
一般我們?cè)趈ava中運(yùn)行其它類中的方法時(shí),無(wú)論是靜態(tài)調(diào)用,還是動(dòng)態(tài)調(diào)用,都是在當(dāng)前的進(jìn)程中執(zhí)行的,也就是說(shuō),只有一個(gè)java虛擬機(jī)實(shí)例在運(yùn)行。而有的時(shí)候,我們需要通過java代碼啟動(dòng)多個(gè)java子進(jìn)程。這樣做雖然占用了一些系統(tǒng)資源,但會(huì)使程序更加穩(wěn)定,因?yàn)樾聠?dòng)的程序是在不同的虛擬機(jī)進(jìn)程中運(yùn)行的,如果有一個(gè)進(jìn)程發(fā)生異常,并不影響其它的子進(jìn)程。
在Java中我們可以使用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這種要求。最簡(jiǎn)單的方法就是通過Runtime中的exec方法執(zhí)行java classname。如果執(zhí)行成功,這個(gè)方法返回一個(gè)Process對(duì)象,如果執(zhí)行失敗,將拋出一個(gè)IOException錯(cuò)誤。下面讓我們來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。
// Test1.java文件 import java.io.*; public class Test { public static void main(String[] args) { FileOutputStream fOut = new FileOutputStream("c://Test1.txt"); fOut.close(); System.out.println("被調(diào)用成功!"); } } // Test_Exec.java public class Test_Exec { public static void main(String[] args) { Runtime run = Runtime.getRuntime(); Process p = run.exec("java test1"); } }
通過java Test_Exec運(yùn)行程序后,發(fā)現(xiàn)在C盤多了個(gè)Test1.txt文件,但在控制臺(tái)中并未出現(xiàn)"被調(diào)用成功!"的輸出信息。因此可以斷定,Test已經(jīng)被執(zhí)行成功,但因?yàn)槟撤N原因,Test的輸出信息未在Test_Exec的控制臺(tái)中輸出。這個(gè)原因也很簡(jiǎn)單,因?yàn)槭褂胑xec建立的是Test_Exec 的子進(jìn)程,這個(gè)子進(jìn)程并沒有自己的控制臺(tái),因此,它并不會(huì)輸出任何信息。
如果要輸出子進(jìn)程的輸出信息,可以通過Process中的getInputStream得到子進(jìn)程的輸出流(在子進(jìn)程中輸出,在父進(jìn)程中就是輸入),然后將子進(jìn)程中的輸出流從父進(jìn)程的控制臺(tái)輸出。具體的實(shí)現(xiàn)代碼如下如示:
// Test_Exec_Out.java import java.io.*; public class Test_Exec_Out { public static void main(String[] args) { Runtime run = Runtime.getRuntime(); Process p = run.exec("java test1"); BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(p.getInputStream()); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); String s; while ((s = br.readLine()) != null) System.out.println(s); } }
從上面的代碼可以看出,在Test_Exec_Out.java中通過按行讀取子進(jìn)程的輸出信息,然后在Test_Exec_Out中按每行進(jìn)行輸出。上面討論的是如何得到子進(jìn)程的輸出信息。那么,除了輸出信息,還有輸入信息。既然子進(jìn)程沒有自己的控制臺(tái),那么輸入信息也得由父進(jìn)程提供。我們可以通過 Process的getOutputStream方法來(lái)為子進(jìn)程提供輸入信息(即由父進(jìn)程向子進(jìn)程輸入信息,而不是由控制臺(tái)輸入信息)。我們可以看看如下的代碼:
// Test2.java文件 import java.io.*; public class Test { public static void main(String[] args) { BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); System.out.println("由父進(jìn)程輸入的信息:" + br.readLine()); } } // Test_Exec_In.java import java.io.*; public class Test_Exec_In { public static void main(String[] args) { Runtime run = Runtime.getRuntime(); Process p = run.exec("java test2"); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(p.getOutputStream())); bw.write("向子進(jìn)程輸出信息"); bw.flush(); bw.close(); // 必須得關(guān)閉流,否則無(wú)法向子進(jìn)程中輸入信息 // System.in.read(); } }
從以上代碼可以看出,Test1得到由Test_Exec_In發(fā)過來(lái)的信息,并將其輸出。當(dāng)你不加bw.flash()和bw.close()時(shí),信息將無(wú)法到達(dá)子進(jìn)程,也就是說(shuō)子進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài),但由于父進(jìn)程已經(jīng)退出了,因此,子進(jìn)程也跟著退出了。如果要證明這一點(diǎn),可以在最后加上 System.in.read(),然后通過任務(wù)管理器(在windows下)查看java進(jìn)程,你會(huì)發(fā)現(xiàn)如果加上bw.flush()和 bw.close(),只有一個(gè)java進(jìn)程存在,如果去掉它們,就有兩個(gè)java進(jìn)程存在。這是因?yàn)椋绻麑⑿畔鹘oTest2,在得到信息后, Test2就退出了。在這里有一點(diǎn)需要說(shuō)明一下,exec的執(zhí)行是異步的,并不會(huì)因?yàn)閳?zhí)行的某個(gè)程序阻塞而停止執(zhí)行下面的代碼。因此,可以在運(yùn)行 test2后,仍可以執(zhí)行下面的代碼。
exec方法經(jīng)過了多次的重載。上面使用的只是它的一種重載。它還可以將命令和參數(shù)分開,如exec("java.test2")可以寫成exec("java", "test2")。exec還可以通過指定的環(huán)境變量運(yùn)行不同配置的java虛擬機(jī)。
除了使用Runtime的exec方法建立子進(jìn)程外,還可以通過ProcessBuilder建立子進(jìn)程。ProcessBuilder的使用方法如下:
// Test_Exec_Out.java import java.io.*; public class Test_Exec_Out { public static void main(String[] args) { ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("java", "test1"); Process p = pb.start(); … … } }
在建立子進(jìn)程上,ProcessBuilder和Runtime類似,不同的ProcessBuilder使用start()方法啟動(dòng)子進(jìn)程,而Runtime使用exec方法啟動(dòng)子進(jìn)程。得到Process后,它們的操作就完全一樣的。
ProcessBuilder和Runtime一樣,也可設(shè)置可執(zhí)行文件的環(huán)境信息、工作目錄等。下面的例子描述了如何使用ProcessBuilder設(shè)置這些信息。
ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("Command", "arg2", "arg2", '''); // 設(shè)置環(huán)境變量 Map<String, String> env = pb.environment(); env.put("key1", "value1"); env.remove("key2"); env.put("key2", env.get("key1") + "_test"); pb.directory("../abcd"); // 設(shè)置工作目錄 Process p = pb.start(); // 建立子進(jìn)程
進(jìn)程阻塞問題
由Process代表的進(jìn)程在某些平臺(tái)上有時(shí)候并不能很好的工作,特別是在對(duì)代表進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入流、輸出流和錯(cuò)誤輸出進(jìn)行操作時(shí),如果使用不慎,有可能導(dǎo)致進(jìn)程阻塞,甚至死鎖。
如果將以上事例中的從標(biāo)準(zhǔn)輸出重讀取信息的語(yǔ)句修改為從錯(cuò)誤輸出流中讀?。?nbsp;
stdout = new BufferedReader(new InputStreamReader(p.getErrorStream()));
那么程序?qū)l(fā)生阻塞,不能執(zhí)行完成,而是hang在那里。
當(dāng)進(jìn)程啟動(dòng)后,就會(huì)打開標(biāo)準(zhǔn)輸出流和錯(cuò)誤輸出流準(zhǔn)備輸出,當(dāng)進(jìn)程結(jié)束時(shí),就會(huì)關(guān)閉他們。在以上例子中,錯(cuò)誤輸出流沒有數(shù)據(jù)要輸出,標(biāo)準(zhǔn)輸出流中有數(shù)據(jù)輸出。由于標(biāo)準(zhǔn)輸出流中的數(shù)據(jù)沒有被讀取,進(jìn)程就不會(huì)結(jié)束,錯(cuò)誤輸出流也就不會(huì)被關(guān)閉,因此在調(diào)用readLine()方法時(shí),整個(gè)程序就會(huì)被阻塞。為了解決這個(gè)問題,可以根據(jù)輸出的實(shí)際先后,先讀取標(biāo)準(zhǔn)輸出流,然后讀取錯(cuò)誤輸出流。
但是,很多時(shí)候不能很明確的知道輸出的先后,特別是要操作標(biāo)準(zhǔn)輸入的時(shí)候,情況就會(huì)更為復(fù)雜。這時(shí)候可以采用線程來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸出、錯(cuò)誤輸出和標(biāo)準(zhǔn)輸入進(jìn)行分別處理,根據(jù)他們之間在業(yè)務(wù)邏輯上的關(guān)系決定讀取那個(gè)流或者寫入數(shù)據(jù)。
針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸出流和錯(cuò)誤輸出流所造成的問題,可以使用ProcessBuilder的redirectErrorStream()方法將他們合二為一,這時(shí)候只要讀取標(biāo)準(zhǔn)輸出的數(shù)據(jù)就可以了。
當(dāng)在程序中使用Process的waitFor()方法時(shí),特別是在讀取之前調(diào)用waitFor()方法時(shí),也有可能造成阻塞。可以用線程的方法來(lái)解決這個(gè)問題,也可以在讀取數(shù)據(jù)后,調(diào)用waitFor()方法等待程序結(jié)束。
總之,解決阻塞的方法在這里我介紹使用ProcessBuilder類,利用redirectErrorStream方法將標(biāo)準(zhǔn)輸出流和錯(cuò)誤輸出流合二為一,在用start()方法啟動(dòng)進(jìn)程后,先從標(biāo)準(zhǔn)輸出中讀取數(shù)據(jù),然后調(diào)用waitFor()方法等待進(jìn)程結(jié)束。
如:
import java.io.BufferedReader; import java.io.File; import java.io.InputStreamReader; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Test3 { public static void main(String[] args) { try { List<String> list = new ArrayList<String>(); ProcessBuilder pb = null; Process p = null; String line = null; BufferedReader stdout = null; //list the files and directorys under C:\ list.add("CMD.EXE"); list.add("/C"); list.add("dir1"); pb = new ProcessBuilder(list); pb.directory(new File("C:\\")); //merge the error output with the standard output pb.redirectErrorStream(true); p = pb.start(); //read the standard output stdout = new BufferedReader(new InputStreamReader(p .getInputStream())); while ((line = stdout.readLine()) != null) { System.out.println(line); } int ret = p.waitFor(); System.out.println("the return code is " + ret); stdout.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
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