Java启动子进程以及父子进程间通信
2024-05-11 01:36:32
启动进程的方式说明
- 通过
new ProcessBuilder(String ...commands).start()启动进程ProcessBuilder支持链式编程来配置子进程的相关设置- redirectXXX：重定向子进程的流（标准输入，标准输出，错误信息）
- environment() 获取环境设置，可修改
- 注意：commands 不是单纯的将命令行参数以空格分隔得到。如果 commands 中单个值过长，可能会启动失败。Runtime 中是用的
StringTokenizer解析分割参数为一个 commands 数组。
- 通过 Runtime 封装的方法启动进程比如：
- Runtime.getRuntime().exec(xxx)
- 如果是启动 java 程序。并且不是其他 jar 包，可以如下拼接命令行：
String javaHome = System.getProperty("java.home");
String java = javaHome + File.separator + "bin" + File.separator + "java";
String sysCp = System.getProperty("java.class.path");
String currPath = ClassLoader.getSystemResource("").getPath();
String cp = "\\"" + sysCp + File.pathSeparator + currPath + "\\"";String encoding = " -Dfile.encoding=" + Charset.defaultCharset().name();
String cmd = java + encoding + " -cp " + cp + ChildProcess.class;
- Runtime 解析命令行为 commands 数组的方法：
public static String[] resolveCommand(String command) {if (command.length() == 0) {throw new IllegalArgumentException("Empty command");}StringTokenizer st = new StringTokenizer(command);String[] cmdArray = new String[st.countTokens()];for (int i = 0; st.hasMoreTokens(); i++) {cmdArray[i] = st.nextToken();}return cmdArray;
}
案例：
- 父进程
import cn.hutool.core.thread.ThreadUtil;import java.io.*;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.StringTokenizer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class FatherProcess {public static void main(String[] args) throws IOException {String javaHome = System.getProperty("java.home");String java = javaHome + File.separator + "bin" + File.separator + "java";String sysCp = System.getProperty("java.class.path");String currPath = ClassLoader.getSystemResource("").getPath();String cp = "\\"" + sysCp + File.pathSeparator + currPath + "\\"";// 父进程和子进程如果编码不一致，会出现中文乱码。可以包装流，使得双方编码一致// 或者父进程启动子进程的时候，设置 " -Dfile.encoding=" + Charset.defaultCharset().name();String encoding = " -Dfile.encoding=" + Charset.defaultCharset().name();String cmd = java + encoding + " -cp " + cp + ChildProcess.class;// Process p = Runtime.getRuntime().exec(cmd);// 失败，需要用 StringTokenizer 解析命令行为数组，可能单个字符串是太长了// Process p = new ProcessBuilder(java, "-classpath", cp, ChildProcess.class.toString()).start();// 可以通过 ProcessBuilder 重定向子进程的流到文件，此时父进程将无法通过 p.getInputStream() 获取子进程输出ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder(resolveCommand(cmd));processBuilder.redirectOutput(new File("target/output.txt"));processBuilder.redirectError(new File("target/error.txt"));Process p = processBuilder.start();System.out.println("FatherProcess's default charset is: " + Charset.defaultCharset().name());// 父进程通过 IO 流将信息写入子进程的输入流System.out.println("【父进程发送两条数据】：" + 2);try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(p.getOutputStream()))) {// 子进程用的时 readLine，因此需要换行符writer.write("消灭人类暴政\\n");writer.flush();ThreadUtil.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);writer.write("世界属于三体\\n");writer.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public static String[] resolveCommand(String command) {if (command.length() == 0) {throw new IllegalArgumentException("Empty command");}StringTokenizer st = new StringTokenizer(command);String[] cmdArray = new String[st.countTokens()];for (int i = 0; st.hasMoreTokens(); i++) {cmdArray[i] = st.nextToken();}return cmdArray;}
}
- 子进程
import cn.hutool.core.thread.ThreadUtil;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ChildProcess {public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("ChildProcess's default charset is: " + Charset.defaultCharset().name());try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {String line;List<String> all = new ArrayList<>();// readLine 以换行符作为一行结束while ((line = reader.readLine()) != null) {all.add(line);}// println 带有换行符System.out.println("【子进程收到的消息数量】：" + all.size());ThreadUtil.sleep(200, TimeUnit.MILLISECONDS);System.out.println("给岁月以文明");ThreadUtil.sleep(200, TimeUnit.MILLISECONDS);System.out.println("而不是给文明以岁月");System.out.println(all);}}
}
通过IO流进行通信——DataOutputStream 和 DataInputStream
也可以使用 BufferedWriter、BufferedReader。如果使用 readLine 方法，要注意 BufferedWriter 必须写入换行符（或关闭流）后，BufferedReader.readLine() 才能读取到内容。
基于默认IO流的方式：
- 父进程使用 process.getOutputStream 向子进程写入数据，子进程通过 System.in 读取数据
- 父进程使用 process.getInputStream 读取子进程输出的数据。
案例
- 父进程
import cn.hutool.core.util.StrUtil;import java.io.*;
import java.util.StringTokenizer;/*** @author zhy*/
public class FatherProcessWithDOS {private final Process process;private final DataOutputStream dos;public FatherProcessWithDOS() throws IOException {String javaHome = System.getProperty("java.home");String java = javaHome + File.separator + "bin" + File.separator + "java";String sysCp = System.getProperty("java.class.path");String currPath = ClassLoader.getSystemResource("").getPath();String cp = "\\"" + sysCp + File.pathSeparator + currPath + "\\"";String cmd = java + " -cp " + cp + ChildProcessWithDIS.class;process = new ProcessBuilder(resolveCommand(cmd)).start();// region 监听子进程的错误输出new Thread(() -> {try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {System.err.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();// endregion// region 监听子进程的标准输出new Thread(() -> {try (DataInputStream dis = new DataInputStream(process.getInputStream())) {String line;while (!StrUtil.isEmpty((line = dis.readUTF()))) {System.out.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();// endregiondos = new DataOutputStream(process.getOutputStream());}public void sendToChild(String message) {try {dos.writeUTF(message);// dos.writeBytes(message);dos.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public boolean isChildAlive() {return process.isAlive();}public void destroyChild() {process.destroy();}private String[] resolveCommand(String command) {if (command.length() == 0) {throw new IllegalArgumentException("Empty command");}StringTokenizer st = new StringTokenizer(command);String[] cmdArray = new String[st.countTokens()];for (int i = 0; st.hasMoreTokens(); i++) {cmdArray[i] = st.nextToken();}return cmdArray;}public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {FatherProcessWithDOS father = new FatherProcessWithDOS();String message = "消灭人类暴政";System.out.println("父进程发送数据：" + message);father.sendToChild(message);Thread.sleep(100);message = "世界属于三体";System.out.println("父进程发送数据：" + message);father.sendToChild(message);Thread.sleep(100);message = "man remember love because romantic only.";System.out.println("父进程发送数据：" + message);father.sendToChild(message);Thread.sleep(100);message = "exit";System.out.println("父进程结束命令：" + message);father.sendToChild(message);Thread.sleep(100);System.out.println("子进程是否存活：" + father.isChildAlive());System.exit(0);}
}
- 子进程
import cn.hutool.core.util.StrUtil;import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.text.MessageFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;/*** @author zhy*/
public class ChildProcessWithDIS {public static void main(String[] args) {read(System.in);}private static void read(InputStream inputStream) {DataOutputStream out = new DataOutputStream(System.out);try (DataInputStream reader = new DataInputStream(inputStream)) {String line;while (!StrUtil.isEmpty((line = reader.readUTF()))) {if ("exit".equalsIgnoreCase(line)) {// 必须写一个空字符串，不然抛出异常 java.io.EOFExceptionout.writeUTF("");return;}String dateStr = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format(new Date());String msg = MessageFormat.format("[{0}][receive a line message]:{1}", dateStr, line);// System.out.println(msg);out.writeUTF(msg);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
通过 IO 流 + Socket 进行通信（需要端口，大可不必使用）
- 父进程
import cn.hutool.core.net.NetUtil;import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.StringTokenizer;/*** @author zhy*/
public class FatherProcessWithSocket {private final Process process;private final int port;public FatherProcessWithSocket() throws IOException {String javaHome = System.getProperty("java.home");String java = javaHome + File.separator + "bin" + File.separator + "java";String sysCp = System.getProperty("java.class.path");String currPath = ClassLoader.getSystemResource("").getPath();String cp = "\\"" + sysCp + File.pathSeparator + currPath + "\\"";port = NetUtil.getUsableLocalPort();String cmd = java + " -cp " + cp + ChildProcessWithSocket.class + " " + port;process = new ProcessBuilder(resolveCommand(cmd)).start();// region 监听子进程的错误输出new Thread(() -> {try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {System.err.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();// endregion// region 监听子进程的标准输出new Thread(() -> {try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {System.err.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();// endregion}public void sendToChild(String message) {try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new Socket("localhost", port).getOutputStream()))) {writer.write(message);writer.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public boolean isChildAlive() {return process.isAlive();}public void destroyChild() {process.destroy();}private String[] resolveCommand(String command) {if (command.length() == 0) {throw new IllegalArgumentException("Empty command");}StringTokenizer st = new StringTokenizer(command);String[] cmdArray = new String[st.countTokens()];for (int i = 0; st.hasMoreTokens(); i++) {cmdArray[i] = st.nextToken();}return cmdArray;}public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {FatherProcessWithSocket father = new FatherProcessWithSocket();String message = "消灭人类暴政";System.out.println("父进程发送数据：" + message);father.sendToChild(message);Thread.sleep(100);message = "世界属于三体";System.out.println("父进程发送数据：" + message);father.sendToChild(message);Thread.sleep(100);message = "exit";System.out.println("父进程结束命令：" + message);father.sendToChild(message);Thread.sleep(100);System.out.println("子进程是否存活：" + father.isChildAlive());}
}
- 子进程
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.text.MessageFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;/*** @author zhy*/
public class ChildProcessWithSocket {public static void main(String[] args) {if (args.length > 0) {int port = Integer.parseInt(args[0]);new Thread(() -> startSocket(port)).start();}// read(System.in);}private static void startSocket(int port) {try {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);while (true) {Socket accept = serverSocket.accept();InputStream inputStream = accept.getInputStream();if (read(inputStream)) {return;}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}private static boolean read(InputStream inputStream) {try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream))) {String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {if ("exit".equalsIgnoreCase(line)) {return true;}String dateStr = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format(new Date());String msg = MessageFormat.format("[{0}][receive a line message]:{1}", dateStr, line);System.out.println(msg);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return false;}}
小结
Java 启动子进程的方式
- 通过
new ProcessBuilder(String ...commands).start()启动进程ProcessBuilder支持链式编程来配置子进程的相关设置- redirectXXX：重定向子进程的流（标准输入，标准输出，错误信息）
- environment() 获取环境设置，可修改
- 注意：commands 不是单纯的将命令行参数以空格分隔得到。如果 commands 中单个值过长，可能会启动失败。Runtime 中是用的
StringTokenizer解析分割参数为一个 commands 数组。
- 通过 Runtime 封装的方法启动进程比如：
- Runtime.getRuntime().exec(xxx)
- 如果是启动 java 程序。并且不是其他 jar 包，可以如下拼接命令行：
String javaHome = System.getProperty("java.home");
String java = javaHome + File.separator + "bin" + File.separator + "java";
String sysCp = System.getProperty("java.class.path");
String currPath = ClassLoader.getSystemResource("").getPath();
String cp = "\\"" + sysCp + File.pathSeparator + currPath + "\\"";String encoding = " -Dfile.encoding=" + Charset.defaultCharset().name();
String cmd = java + encoding + " -cp " + cp + ChildProcess.class;
- Runtime 解析命令行为 commands 数组的方法：
public static String[] resolveCommand(String command) {if (command.length() == 0) {throw new IllegalArgumentException("Empty command");}StringTokenizer st = new StringTokenizer(command);String[] cmdArray = new String[st.countTokens()];for (int i = 0; st.hasMoreTokens(); i++) {cmdArray[i] = st.nextToken();}return cmdArray;
}
进程 API
- isAlive()：判断是否存活
- destroy()：结束进程
通信
基于默认IO流的方式：
- 父进程使用 process.getOutputStream 向子进程写入数据，子进程通过 System.in 读取数据
- 父进程使用 process.getInputStream 读取子进程输出的数据。
其他方式：Socket
处理父子进程之间通信出现的中文乱码问题
唯一要点：保证发送方和读取方使用的同一编码。
InputStreamReader与OutputStreamWriter默认使用jvm默认编码读取数据：Charset.defaultCharset().name()；- 如果父进程和子进程默认编码不一致，就需要手动指定编码
- 也可以父进程通过 “java” + “-Dfile.encoding=” + Charset.defaultCharset().name() 保证父子进程编码一致。
- 也可以使用
DataOutputStream与DataInputStream这种处理了编码的特殊流。- 使用这对流时，建议使用
writeUTF和readUTF方法，并且关闭流前写一个空字符串。
- 使用这对流时，建议使用
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