Java 的 Process API 為開發者提供了執行操作系統命令的強大功能，但是某些 API 方法可能讓你有些疑惑，沒關系，這篇文章將詳細介紹如何使用 ProcessBuilder API 來方便的操作系統命令。
ProcessBuilder 入門示例我們通過演示如何調用 java -version命令輸出 JDK 版本號，來演示 ProcessBuilder的入門用法。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import org.apache.commons.io.IOUtils;/** * Process 輸出Java 版本號 * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest1 { public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { // 構建執行命令 ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("java","-version"); // 重定向 ERROR 流(有些 JDK 版本 Java 命令通過 ERROR 流輸出) processBuilder.redirectErrorStream(true); // 運行命令 java -version Process process = processBuilder.start(); // 獲取PID，這是一個 Java 9 方法 long pid = process.pid(); // 一次性獲取運行結果 String result = IOUtils.toString(process.getInputStream()); // 等到運行結束 int exitCode = process.waitFor(); System.out.println("pid:" + pid); System.out.println("result:" + result); System.out.println("exitCode:" + exitCode); }}在這段代碼中，首先使用 ProcessBuilder 對象包裝了要執行的命令 java -version，緊接著重定向 了要執行的進程的 ERROR 輸出流(有些 JDK 版本 Java 命令通過 ERROR 流輸出)。最后通過 start方法執行命令，得到一個用于進程管理的 Process對象，可以獲取其 pid和輸出結果。
【資料圖】
注意
IOUtils.toString(process.getInputStream());這里使用了 commons-io 中的工具類把 InputStream 轉為字符串。
commons-ioMaven 依賴：
commons-io commons-io 2.12.0 運行得到輸出：
pid:80885result:java version "1.8.0_151"Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_151-b12)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.151-b12, mixed mode)exitCode:0在下面這個示例中，演示如何獲取當前環境變量，以及如何修改環境變量并傳入子進程中。
輸出當前環境變量。
ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder();Map environment = processBuilder.environment();environment.forEach((k, v) -> System.out.println(k + ":" + v));processBuilder.environment().put("my_website","www.wdbyte.com"); 這會打印出當前所有環境變量。
JAVA_HOME:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_151.jdk/Contents/HomeCOMMAND_MODE:unix2003JAVA_MAIN_CLASS_81717:com.wdbyte.os.process.ProcessBuilderTest2LOGNAME:darcy.....添加一個環境變量。
processBuilder.environment().put("my_website","www.wdbyte.com");打印出剛才添加的環境變量。
// Linux 或 MacOS 下 ，Windows 下無此命令processBuilder.command("/bin/bash", "-c", "echo $my_website");Process process = processBuilder.start();long pid = process.pid();String result = IOUtils.toString(process.getInputStream());int exitCode = process.waitFor();System.out.println("pid:" + pid);System.out.println("result:" + result);System.out.println("exitCode:" + exitCode);這會輸出：
pid:81719result:www.wdbyte.comexitCode:0使用 directory方法可以修改子進程默認的工作目錄，下面的示例中修改進程工作目錄為 process文件夾。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import org.apache.commons.io.IOUtils;/** * 修改工作目錄 * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest3 { private static String BASE_DIR = "/Users/darcy/git/JavaNotes/core-java-modules/core-java-os/src/main/java/com/wdbyte/os/process"; public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder(); processBuilder.directory(new File(BASE_DIR)); // /bin/bash 命令只在 linux or macos 下有效 processBuilder.command("/bin/bash", "-c", "pwd"); Process process = processBuilder.start(); long pid = process.pid(); String result = IOUtils.toString(process.getInputStream()); int exitCode = process.waitFor(); System.out.println("pid:" + pid); System.out.println("result:" + result); System.out.println("exitCode:" + exitCode); }}輸出：
pid:82456result:/Users/darcy/git/JavaNotes/core-java-modules/core-java-os/src/main/java/com/wdbyte/os/processexitCode:0在上面的示例中，都是把運行的新進程的輸出通過 getInputStream的方式讀取到當前進程，然后輸出，這種方式很不方便。日志輸出常見的方式是輸出到指定日志文件，ProcessBuilder對此也有很好的支持。
使用 redirectOutput可以指定日志輸出的文件，這個方法會自動創建日志文件。下面的例子在指定目錄下執行 ls-l命令列出目錄下的所有文件。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.nio.file.Files;/** * 輸出日志到指定文件 * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest4 { private static String BASE_DIR = "/Users/darcy/git/JavaNotes/core-java-modules/core-java-os/src/main/java/com/wdbyte/os/process"; public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder(); processBuilder.directory(new File(BASE_DIR)); processBuilder.command("/bin/bash", "-c", "ls -l"); File logFile = new File(BASE_DIR + "/process_log.txt"); // 輸出到日志文件 processBuilder.redirectOutput(logFile); // 追加日志到文件 // processBuilder.redirectOutput(ProcessBuilder.Redirect.appendTo(logFile)); // 是否輸出ERROR日志到文件 processBuilder.redirectErrorStream(true); Process process = processBuilder.start(); long pid = process.pid(); int exitCode = process.waitFor(); System.out.println("pid:" + pid); System.out.println("exitCode:" + exitCode); // 讀取日志文件 Files.lines(logFile.toPath()).forEach(System.out::println); }}輸出日志：
pid:30609exitCode:0total 96-rw-r--r-- 1 darcy staff 749 Jun 6 22:34 ExecDemo.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 445 Jun 7 14:59 ExecDemo2.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 2011 Jun 7 15:33 ProcessBuilder10.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 1807 Jun 6 22:54 ProcessBuilderTest1.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 1054 Jun 6 23:01 ProcessBuilderTest2.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 963 Jun 6 23:05 ProcessBuilderTest3.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 1295 Jun 7 17:02 ProcessBuilderTest4.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 1250 Jun 6 22:34 ProcessBuilderTest5.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 929 Jun 6 22:34 ProcessBuilderTest6.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 911 Jun 6 22:34 ProcessBuilderTest7.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 1305 Jun 6 22:34 ProcessBuilderTest8.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 1278 Jun 7 14:59 ProcessBuilderTest9.java-rw-r--r-- 1 darcy staff 0 Jun 7 17:03 process_log.txt如果想要追加日志到指定文件，應該使用：
processBuilder.redirectOutput(ProcessBuilder.Redirect.appendTo(logFile));使用 processBuilder也可以指定 INFO和 ERROR日志到不同的文件。
ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder();processBuilder.directory(new File(BASE_DIR));// 執行命令 xxx，命令不存在，會報 ERROR 日志processBuilder.command("/bin/bash", "-c", "xxx");File infoLogFile = new File(BASE_DIR + "/process_log_info.txt");File errorLogFile = new File(BASE_DIR + "/process_log_error.txt");// 日志輸出到文件processBuilder.redirectOutput(infoLogFile);processBuilder.redirectError(errorLogFile);Process process = processBuilder.start();// 讀取 ERROR 日志Files.lines(errorLogFile.toPath()).forEach(System.out::println);運行輸出：
/bin/bash: xxx: command not found在這個示例中，將看到 inheritIO()方法的作用。當我們想將子進程的 I/O 重定向到當前進程的標準 I/O 時，可以使用這個方法：
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;/** * 子線程 I/O 重定向到當前線程 * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest6 { public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder(); processBuilder.directory(new File("./")); processBuilder.command("/bin/bash", "-c", "ls -l"); // 把子線程 I/O 輸出重定向當前進程 processBuilder.inheritIO(); Process process = processBuilder.start(); int exitCode = process.waitFor(); System.out.println("exitCode:" + exitCode); }}這會輸出：
total 2904-rw-r--r-- 1 darcy staff 5822 May 2 22:33 ArrayList.uml-rw-r--r-- 1 darcy staff 16555 May 16 16:07 README.md-rw-r--r-- 1 darcy staff 333 May 4 19:30 core-java-20.imldrwxr-xr-x 16 darcy staff 512 Jun 2 22:03 core-java-modulesexitCode:0在這個示例中，通過使用inheritIO()方法，我們在 IDE 的控制臺中看到了一個簡單命令結果的輸出。
ProcessBuilder 管道操作從 Java 9 開始，ProcessBuilder 引入了管道概念，可以把一個進程的輸出作為另一個進程的輸入再次操作。
public static List startPipeline(List builders) 使用這個方法我們可以進行如這樣的常見操作：ls -l | wc -l
ls -l | wc -l：列出文件目錄，然后統計輸出的行數。
下面演示如何使用 startPipeline.
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.lang.ProcessBuilder.Redirect;import java.nio.file.Files;import java.util.Arrays;import java.util.List;/** * Java 9 中新增的管道操作 * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest8 { private static String BASE_DIR = "/Users/darcy/git/JavaNotes/core-java-modules/core-java-os/src/main/java/com/wdbyte/os/process"; public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { ProcessBuilder ls = new ProcessBuilder("/bin/bash", "-c", "ls -l"); ProcessBuilder wc = new ProcessBuilder("wc", "-l"); // 追加日志到文件 File pipeLineLogFile = getFile(BASE_DIR + "/pipe_line_log.txt"); wc.redirectOutput(Redirect.appendTo(pipeLineLogFile)); List processes = ProcessBuilder.startPipeline(Arrays.asList(ls, wc)); Process process = processes.get(processes.size() - 1); System.out.println("pid:" + process.pid()); System.out.println("exitCode:" + process.waitFor()); Files.lines(pipeLineLogFile.toPath()).forEach(System.out::println); } public static File getFile(String filePath) throws IOException { File logFile = new File(filePath); if (!logFile.exists()) { logFile.createNewFile(); } return logFile; }} 這會輸出：
pid:33518exitCode:0 21進程有時不能按照自己想要的情況運行，需要對進程進行管理，常見的操作是超時控制以及進程退出。下面通過一個例子來演示如何操作。
先編譯一個用于測試的 Java 類 ExecDemo.java，此類每隔一秒輸出一個數字，共輸出10個數字，預計需要10s輸出完畢。
下面是代碼部分：
import java.io.IOException;/** * @author https://www.wdbyte.com */public class ExecDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { System.out.println("開始處理數據..."); for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread.sleep(1000); System.out.println(i); } System.out.println("數據處理完畢"); }}再編寫一個 ProcessBuilder來執行 ExceDemo，但是在執行 3 秒后就判斷是否運行完成，如果沒有則殺死進程。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * 運行一個 Java 程序 * 等待一定時間后檢查狀態，未結束則直接殺死進程。 * * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest9 { private static String BASE_DIR = "/Users/darcy/git/JavaNotes/core-java-modules/core-java-os/src/main/java/com/wdbyte/os/process"; public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder(); processBuilder.directory(new File(BASE_DIR)); processBuilder.command("java", "ExecDemo.java"); // 把子線程 I/O 輸出重定向當前進程 processBuilder.inheritIO(); Process process = processBuilder.start(); // 等待一定時間 boolean waitFor = process.waitFor(3, TimeUnit.SECONDS); System.out.println("waitFor:" + waitFor); // 若未退出，殺死子進程 if (!waitFor) { process.destroyForcibly(); process.waitFor(); System.out.println("殺死進程:" + process); } }}這會輸出：
開始處理數據...01waitFor:false殺死進程:Process[pid=35084, exitValue=137]在這段代碼中，destroyForcibly()用于殺死進程，但是殺死進程并不是瞬間完成的，所以接著使用 waitFor()來等待程序真正被殺死退出。
很多情況下，在執行一個命令啟動一個新線程后，我們不想阻塞等待進程的完成，想要異步化，在進程執行完成后進行通知回調。這時可以使用 CompletableFuture來實現這個功能。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.util.concurrent.CompletableFuture;/** * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest10 { private static String BASE_DIR = "/Users/darcy/git/JavaNotes/core-java-modules/core-java-os/src/main/java/com/wdbyte/os/process"; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder(); processBuilder.directory(new File(BASE_DIR)); processBuilder.command("java", "ExecDemo.java"); // 把子線程 I/O 輸出重定向當前進程 processBuilder.inheritIO(); // 創建 CompletableFuture 對象 CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { // 命令執行 Process process = processBuilder.start(); // 任務超時時間 process.waitFor(); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } return null; }); // 注冊回調函數，處理異步等待的結果 future.thenAccept(result -> { System.out.println("進程執行結束"); }); System.out.println("主進程等待"); Thread.sleep(20 * 1000); }} 這會輸出：
主進程等待開始處理數據...0123456789數據處理完畢進程執行結束在這篇文章中，我們詳細介紹了 ProcessBuilder 的具體用法，并且給出了常用的操作示例。同時也介紹了 Java 9 開始為 ProcessBuilder 引入的管道操作，最后介紹如何對 Process 進程進行異步處理。
一如既往，文章中代碼存放在 Github.com/niumoo/javaNotes.
本文原發于網站：https://www.wdbyte.com/java/os/processbuilder/我的公眾號：ProcessBuilder API 使用教程
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