java 调用 linux 命令-杰瑞科技汇

核心思想

Java 调用 Linux 命令的本质是：在 Java 程序中创建一个新的操作系统进程，然后在这个进程中执行指定的命令，Java 提供了多种方式来实现这一操作。

（图片来源网络，侵删）

使用 `Runtime.getRuntime().exec()`

这是最基础、最直接的方法,但也是最容易出问题的方法。

1. 基础用法

Runtime 类提供了一个 exec() 方法,可以用来执行命令。

示例代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class BasicCommandExec {
    public static void main(String[] args) {
        // 要执行的命令
        String command = "ls -l /tmp";
        try {
            // 1. 获取 Runtime 实例
            Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);
            // 2. 获取命令的输入流（即命令的输出结果）
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            // 3. 读取输出
            String line;
            System.out.println("Command output:");
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
            // 4. 等待命令执行完成，并获取退出码
            int exitCode = process.waitFor();
            System.out.println("\nExited with code: " + exitCode);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Error executing command: " + e.getMessage());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("Process was interrupted: " + e.getMessage());
            // 恢复中断状态
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

代码解析：

（图片来源网络，侵删）

Runtime.getRuntime().exec(command): 这行代码会启动一个新的进程来执行 ls -l /tmp 命令，并返回一个 Process 对象。
process.getInputStream(): 命令的输出（标准输出 STDOUT）会通过这个输入流返回给 Java 程序。注意：如果命令输出量很大，不及时读取可能会导致缓冲区满，从而阻塞进程的执行。
process.waitFor(): 这个方法会阻塞当前线程，直到命令执行完毕，并返回命令的退出码（exit code），0 通常表示成功，非 0 表示失败。
InterruptedException: waitFor() 方法会抛出 InterruptedException，所以必须处理，最佳实践是捕获它并调用 Thread.currentThread().interrupt() 来恢复线程的中断状态。

2. `Runtime.exec()` 的常见陷阱

陷阱 1：命令中带空格

如果你直接拼接命令字符串,带空格的参数可能会被错误解析。

// 错误示范
String command = "ls -l /My Documents"; // 这会被当成三个参数，而不是两个
Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);

解决方案： 将命令和参数拆分成一个字符串数组。

// 正确示范
String[] command = {"ls", "-l", "/My Documents"};
Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);

陷阱 2：忘记读取错误流

如果命令执行失败，错误信息会输出到标准错误流（process.getErrorStream()），如果你不读取它，错误缓冲区可能会被填满,导致进程挂起。

// 错误示范：只读取了标准输出
String command = "ls /non_existent_dir";
Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);
// ... 只读取 process.getInputStream() ...
// 如果目录不存在，错误信息会堆积，可能导致进程无法结束

解决方案： 必须同时读取标准输出和标准错误流,最简单的方式是使用两个不同的线程来分别读取它们。

// 改进版：同时读取输出和错误流
// ... 创建 process ...
// 读取标准输出
new Thread(() -> {
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            System.out.println("[STDOUT] " + line);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}).start();
// 读取标准错误
new Thread(() -> {
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()))) {
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            System.err.println("[STDERR] " + line);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}).start();
// 等待进程结束
int exitCode = process.waitFor();
System.out.println("Exited with code: " + exitCode);

使用 `ProcessBuilder` (推荐)

ProcessBuilder 是 Java 5 引入的类，它提供了比 Runtime.exec() 更强大、更灵活的控制，是目前官方推荐的方式。

1. 基础用法

ProcessBuilder 允许你设置命令、工作目录、环境变量等。

示例代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class ProcessBuilderExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建 ProcessBuilder 实例，命令和参数作为列表传入
        // 推荐使用这种方式，可以自动处理带空格的参数
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "-l", "/var/log");
        // (可选) 设置工作目录
        // pb.directory(new File("/path/to/working/directory"));
        // (可选) 设置环境变量
        // Map<String, String> env = pb.environment();
        // env.put("MY_VAR", "my_value");
        try {
            // 2. 启动进程
            Process process = pb.start();
            // 3. 读取输出 (同样建议多线程读取)
            // 为了简洁，这里只读取标准输出，实际项目中请务必同时读取错误流
            try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {
                String line;
                System.out.println("Command output:");
                while ((line = reader.readLine()) != null) {
                    System.out.println(line);
                }
            }
            // 4. 等待进程结束
            int exitCode = process.waitFor();
            System.out.println("\nExited with code: " + exitCode);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Error executing command: " + e.getMessage());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.err.println("Process was interrupted: " + e.getMessage());
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

2. `ProcessBuilder` 的优势

更安全的命令解析：将命令和参数作为列表传递，由 ProcessBuilder 内部处理，避免了 Runtime.exec() 的空格陷阱。
重定向流：这是 ProcessBuilder 的杀手级功能，你可以轻松地将进程的标准输入、输出、错误流重定向到文件或彼此合并。

示例：合并标准输出和标准错误流

ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("sh", "-c", "ls /non_existent_dir; echo 'This is a success message'");
pb.redirectErrorStream(true); // 将错误流合并到输出流中
Process process = pb.start();
// 现在只需要读取一个输入流即可
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {
    String line;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
}
// ... 等待进程结束 ...

示例：将输出重定向到文件

ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "-l", "/tmp");
pb.redirectOutput(new File("output.txt")); // 标准输出重定向到文件
pb.redirectError(new File("error.txt"));  // 标准错误重定向到文件
Process process = pb.start();
// 不需要再读取输入流了，因为输出已经写入文件
int exitCode = process.waitFor();
System.out.println("Command finished. Output written to output.txt");

使用第三方库 (Apache Commons Exec)

对于更复杂的场景，比如需要处理超时、更复杂的命令解析和更健壮的流处理，使用第三方库是更好的选择，Apache Commons Exec 是一个非常流行和强大的库。

添加依赖 (Maven):

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-exec</artifactId>
    <version>1.3.0</version> <!-- 使用最新版本 -->
</dependency>

示例代码：

import org.apache.commons.exec.CommandLine;
import org.apache.commons.exec.DefaultExecutor;
import org.apache.commons.exec.PumpStreamHandler;
import org.apache.commons.exec.ExecuteException;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
public class ApacheCommonsExecExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建 CommandLine 对象，可以更智能地处理参数
        CommandLine cmdLine = new CommandLine("sh");
        cmdLine.addArgument("-c"); // 使用 shell 来执行，可以支持管道等复杂操作
        cmdLine.addArgument("ls -l /tmp | grep 'log'");
        // 2. 创建 Executor
        DefaultExecutor executor = new DefaultExecutor();
        // (可选) 设置超时时间 (毫秒)
        executor.setWorkingDirectory(new java.io.File("/tmp"));
        executor.setExitValue(0); // 正常退出的值
        // 3. 创建流处理器，用于捕获输出
        ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
        ByteArrayOutputStream errorStream = new ByteArrayOutputStream();
        PumpStreamHandler streamHandler = new PumpStreamHandler(outputStream, errorStream);
        executor.setStreamHandler(streamHandler);
        try {
            System.out.println("Executing command: " + cmdLine);
            // 4. 执行命令
            int exitCode = executor.execute(cmdLine);
            System.out.println("\n--- Command Output ---");
            System.out.println(outputStream.toString());
            if (errorStream.size() > 0) {
                System.out.println("\n--- Command Error ---");
                System.err.println(errorStream.toString());
            }
            System.out.println("\nExited with code: " + exitCode);
        } catch (ExecuteException e) {
            System.err.println("Execution failed with exit code: " + e.getExitValue());
            System.err.println("Error output: " + errorStream.toString());
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("IO Error: " + e.getMessage());
        }
    }
}

Apache Commons Exec 的优势：

超时控制：内置的超时机制,可以防止进程无限期挂起。
命令构建：CommandLine 类提供了更友好的 API 来构建命令。
强大的流处理：PumpStreamHandler 简化了输出和错误的捕获。
更健壮的错误处理：对 ExecuteException 的处理更细致。

总结与最佳实践

特性	`Runtime.exec()`	`ProcessBuilder`	`Apache Commons Exec`
易用性	简单，但容易出错	简单直观	需要学习 API，但功能强大
健壮性	低，易死锁	高，支持流重定向	非常高，内置超时等机制
灵活性	低	高，可设置目录、环境变量、重定向流	非常高，支持复杂命令构建和高级特性
推荐场景	快速原型、简单命令	大多数生产环境场景	复杂命令、需要超时控制、企业级应用

最佳实践建议：

首选 ProcessBuilder：对于绝大多数 Java 调用 Linux 命令的场景，ProcessBuilder 是最佳选择，它比 Runtime.exec() 更安全、更灵活。
务必处理流：无论使用哪种方法，都要同时读取标准输出流 (getInputStream()) 和标准错误流 (getErrorStream())，或者使用 redirectErrorStream(true) 将它们合并,这是防止进程因缓冲区满而挂起的关键。
考虑使用 Shell：当命令比较复杂，包含管道、重定向 >、通配符等时，最好通过 sh -c "your complex command" 的方式来执行，让 Shell 来解析这些特殊字符。
处理超时：如果命令执行时间不确定，一定要设置超时，避免程序无限期等待。ProcessBuilder 本身不直接支持，需要结合 Future 或 Timer，而 Apache Commons Exec 则提供了现成的超时设置。
错误处理：始终检查进程的退出码 (exitCode),以判断命令是否成功执行。
对于复杂需求，使用第三方库：如果项目对命令执行的健壮性、超时控制等有较高要求，不要犹豫，直接使用 Apache Commons Exec 这样的成熟库。

java 调用 linux 命令

核心思想

使用 `Runtime.getRuntime().exec()`

1. 基础用法

2. `Runtime.exec()` 的常见陷阱

使用 `ProcessBuilder` (推荐)

1. 基础用法

2. `ProcessBuilder` 的优势

使用第三方库 (Apache Commons Exec)

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