java.lang.ProcessBuilder类 小结

本文介绍Java SE 1.5引入的ProcessBuilder类,用于创建和管理操作系统进程。文章对比了Process类,阐述了ProcessBuilder提供的额外功能,如设置工作目录和环境变量,并展示了如何使用该类启动进程。

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一、概述
      ProcessBuilder类是J2SE 1.5在java.lang中新添加的一个新类,此类用于创建操作系统进程,它提供一种启动和管理进程(也就是应用程序)的方法。在J2SE 1.5之前,都是由Process类处来实现进程的控制管理。
      每个 ProcessBuilder 实例管理一个进程属性集。它的start() 方法利用这些属性创建一个新的 Process 实例。start() 方法可以从同一实例重复调用,以利用相同的或相关的属性创建新的子进程。 (我在《深入研究java.lang.Runtime类》中讲过,进程也可以由Runtime.exec()启动。)
 
每个进程生成器(即ProcessBuilder对象)管理这些进程属性:
命令 是一个字符串列表,它表示要调用的外部程序文件及其参数(如果有)。在此,表示有效的操作系统命令的字符串列表是依赖于系统的。例如,每一个总体变量,通常都要成为此列表中的元素,但有一些操作系统,希望程序能自己标记命令行字符串——在这种系统中,Java 实现可能需要命令确切地包含这两个元素。
环境 是从变量 到值 的依赖于系统的映射。初始值是当前进程环境的一个副本(请参阅 System.getenv())。
工作目录。默认值是当前进程的当前工作目录,通常根据系统属性 user.dir 来命名。
redirectErrorStream 属性。最初,此属性为 false,意思是子进程的标准输出和错误输出被发送给两个独立的流,这些流可以通过 Process.getInputStream() 和 Process.getErrorStream() 方法来访问。如果将值设置为 true,标准错误将与标准输出合并。这使得关联错误消息和相应的输出变得更容易。在此情况下,合并的数据可从 Process.getInputStream() 返回的流读取,而从 Process.getErrorStream() 返回的流读取将直接到达文件尾。
 
      既然有Process类,那为什么还要发明个ProcessBuilder类呢?ProcessBuilder和Process两个类有什么区别呢?
原来,ProcessBuilder为进程提供了更多的控制,例如,可以设置当前工作目录,还可以改变环境参数。而Process的功能相对来说简单的多。
      ProcessBuilder是一个final类,有两个带参数的构造方法,你可以通过构造方法来直接创建ProcessBuilder的对象。而Process是一个抽象类,一般都通过Runtime.exec()和ProcessBuilder.start()来间接创建其实例。
 
注意:
      修改进程构建器的属性将影响后续由该对象的 start() 方法启动的进程,但从不会影响以前启动的进程或 Java 自身的进程。
      ProcessBuilder类不是同步的。如果多个线程同时访问一个 ProcessBuilder,而其中至少一个线程从结构上修改了其中一个属性,它必须 保持外部同步。
 
很容易启动一个使用默认工作目录和环境的新进程:
 Process p = new ProcessBuilder("myCommand", "myArg").start();
下面是一个利用修改过的工作目录和环境启动进程的例子:
 ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("myCommand", "myArg1", "myArg2");
 Map<String, String> env = pb.environment();
 env.put("VAR1", "myValue");
 env.remove("OTHERVAR");
 env.put("VAR2", env.get("VAR1") + "suffix");
 pb.directory("myDir");
 Process p = pb.start();
 要利用一组明确的环境变量启动进程,在添加环境变量之前,首先调用 Map.clear()。
 
二、API预览
    构造方法摘要
    ProcessBuilder(List<String> command)
      利用指定的操作系统程序和参数构造一个进程生成器。
    ProcessBuilder(String... command)
      利用指定的操作系统程序和参数构造一个进程生成器。
 
    方法摘要
    command()
      返回此进程生成器的操作系统程序和参数。
    command(List<String> command)
      设置此进程生成器的操作系统程序和参数。
    command(String... command)
      设置此进程生成器的操作系统程序和参数。
    directory()
      返回此进程生成器的工作目录。
    directory(File directory)
      设置此进程生成器的工作目录。
    environment()
      返回此进程生成器环境的字符串映射视图。
    redirectErrorStream()
      通知进程生成器是否合并标准错误和标准输出。
    redirectErrorStream(boolean redirectErrorStream)
      设置此进程生成器的 redirectErrorStream 属性。
    start()
      使用此进程生成器的属性启动一个新进程。
 
三、常见应用
      若要使用ProcessBuilder创建一个进程,只需要创建ProcessBuilder的一个实例,指定该进程的名称和所需参数。要执行此程序,调用该实例上的start()即可。下面上一个执行Windows记事本的例子。注意它将要编辑的文件名指定为一个参数。
class PBDemo {
         public static void main(String args[]) {
                 try {
                        ProcessBuilder proc = new ProcessBuilder( "notepad.exe", "testfile");
                        proc.start();
                } catch (Exception e) {
                        System.out.println( "Error executing notepad.");
                }
        }
}


这个类的源码;

http://www.oschina.net/code/explore/jdk16/java/lang/ProcessBuilder.java





### Java 中 `ProcessBuilder.start()` 引发的 `RuntimeException` 调试分析 当调用 `ProcessBuilder.start()` 方法时,如果抛出了 `java.lang.RuntimeException` 或其子异常(如 `IllegalStateException`),通常表明启动进程的过程中发生了错误。以下是可能的原因及其解决方案: #### 1. **环境变量配置不正确** 如果目标程序依赖某些特定的环境变量(例如路径或库位置),而这些变量未被设置,则可能导致运行失败并抛出异常。 解决方案:通过 `ProcessBuilder.environment()` 设置必要的环境变量[^1]。 ```java ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("myCommand", "myArg"); Map<String, String> env = processBuilder.environment(); env.put("VAR_NAME", "Value"); // 添加必要环境变量 ``` #### 2. **工作目录不可访问** 当指定的工作目录不存在或无法访问时,可能会触发异常。可以通过 `directory(File)` 方法显式设置有效的当前工作目录。 ```java File workingDir = new File("/path/to/directory"); if (!workingDir.exists()) { throw new IllegalArgumentException("Working directory does not exist."); } processBuilder.directory(workingDir); ``` #### 3. **权限不足** 启动外部进程需要足够的权限。如果尝试执行的操作涉及敏感资源(如网络接口、设备文件等),则可能因权限不足而导致异常。 确保以具有适当权限的身份运行应用程序,并验证操作系统级别的权限设置[^2]。 #### 4. **命令参数非法** 提供给 `ProcessBuilder` 的命令字符串可能存在语法错误或其他问题。建议打印完整的命令列表以便调试。 ```java List<String> commands = processBuilder.command(); System.out.println(commands); // 输出用于检查合法性 ``` #### 5. **堆栈跟踪分析** 对于复杂的场景,捕获并解析堆栈跟踪可以帮助定位根本原因。可以使用如下方式获取详细的错误信息: ```java try { Process process = processBuilder.start(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); // 打印完整堆栈信息 } ``` 堆栈中的具体消息会指出哪个部分出现了问题,从而指导进一步排查[^3]。 --- ### 示例代码片段 以下是一个综合考虑上述因素的安全实现示例: ```java import java.io.File; import java.util.Map; public class SafeProcessStarter { public static void main(String[] args) { ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("echo", "Hello World"); // 配置环境变量 Map<String, String> environment = pb.environment(); environment.put("TEST_VAR", "Test Value"); // 指定有效的工作目录 File workDir = new File(System.getProperty("user.home")); if (!workDir.isDirectory()) { throw new RuntimeException("Invalid working directory!"); } pb.directory(workDir); try { Process p = pb.start(); int exitCode = p.waitFor(); System.out.println("Exit Code: " + exitCode); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } } } ``` ---
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