从Java开始忽略/捕获子进程输出的最简单方法

Question

Java 中的子进程非常昂贵。每个进程通常由 NUMBERS 个线程支持。

• 一个线程来承载进程（通过 JDK 1.6 on linux）
• 读取/打印/忽略输入流的线程
• 另一个线程读取/打印/忽略错误流
• 更多线程来执行超时以及监视和终止您的应用程序的子进程
• 业务逻辑线程，holduntil为子流程返回。

如果你有一个线程池子进程来执行任务，线程的数量就会失控。因此，在峰值时可能会有超过两倍的并发线程。

在很多情况下，我们 fork 一个进程只是因为没有人能够编写 JNI 来调用 JDK 中缺少的本机函数（例如 chmod、ln、ls）、触发 shell 脚本等。

可以保存一些线程，但应该运行一些线程以防止最坏的情况（输入流上的缓冲区溢出）。

如何将在 Java 中创建子进程的开销降到最低？ 我正在考虑 NIO 流处理、组合和共享线程、降低后台线程优先级、重用进程。但我不知道它们是否可能。

Answer 1

我创建了一个开源库，它允许在 java 和您的子进程之间进行非阻塞 I/O。该库提供了一个事件驱动的回调模型。它依赖于 JNA 库来使用特定平台的原生 API，例如 Linux 上的 epoll、MacOS X 上的 kqueue/kevent 或 Windows 上的 IO Completion Ports。

该项目名为NuProcess，可在此处找到：

https://github.com/brettwooldridge/NuProcess

Answer 2

JDK7 将解决这个问题，并在 ProcessBuilder 中提供新的 API redirectOutput/redirectError 来重定向 stdout/stderr。

但坏消息是他们忘记提供“Redirect.toNull”，这意味着您将要执行“if(*nix)/dev/null elsif(win)nil”之类的操作

令人难以置信的是，仍然缺少 NIO/2 api for Process；但我认为 redirectOutput+NIO2 的 AsynchronizeChannel 会有所帮助。

Answer 3

您是否考虑过使用用另一种语言（可能是 shell 脚本？）编写的单个长时间运行的帮助进程，该进程将通过标准输入使用来自 java 的命令并执行文件操作作为响应？

Answer 4

nio 不起作用，因为当您创建进程时，您只能访问 OutputStream，而不是 Channel。

您可以让 1 个线程读取多个 InputStream。

类似的，

import java.io.InputStream;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

class MultiSwallower implements Runnable {    
   private List<InputStream> streams = new CopyOnWriteArrayList<InputStream>();
   public void addStream(InputStream s) {
       streams.add(s);
   }

   public void removeStream(InputStream s) {
       streams.remove(s);
   }

    public void run() {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        while(true) {

          boolean sleep = true;
          for(InputStream s : streams) {
              //available tells you how many bytes you can read without blocking
              while(s.available() > 0) {
                  //do what you want with the output here
                  s.read(buffer, 0, Math.min(s.available(), 1024));
                  sleep = false;
              }   
          }
          if(sleep) {
              //if nothing is available now
              //sleep 
              Thread.sleep(50);
          }
        }

    }
}

您可以将上述类与另一个等待进程完成的类配对，例如，

class ProcessWatcher implements Runnable {

    private MultiSwallower swallower = new MultiSwallower();

    private ConcurrentMap<Process, InputStream> proceses = new ConcurrentHashMap<Process, InputStream>();

    public ProcessWatcher() {

    } 

    public void startThreads() { 
        new Thread(this).start();
        new Thread(swallower).start();
    }


    public void addProcess(Process p) {
        swallower.add(p.getInputStream());
        proceses.put(p, p.getInputStream());

    }

    @Override
    public void run() {
        while(true) {

            for(Process p : proceses.keySet()) {
                try {
                    //will throw if the process has not completed
                    p.exitValue();
                    InputStream s = proceses.remove(p);
                    swallower.removeStream(s);
                } catch(IllegalThreadStateException e) { 
                    //process not completed, ignore
                }
            }
            //wait before checking again
            Thread.sleep(50);
        }
    }
}

同样，如果您使用 ProcessBuilder.redirectErrorStream(true)，则每个错误流不需要 1 个线程，并且您不需要 1 个线程来读取流程输入流，您可以简单地忽略输入如果您没有向其写入任何内容，请流式传输。

Answer 5

您不需要任何额外的线程来在 java 中运行子进程，尽管处理超时确实会使事情变得有点复杂：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class ProcessTest {

  public static void main(String[] args) throws IOException {
    long timeout = 10;

    ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder("cmd", "a.cmd");
    builder.redirectErrorStream(true); // so we can ignore the error stream
    Process process = builder.start();
    InputStream out = process.getInputStream();

    long endTime = System.currentTimeMillis() + timeout;

    while (isAlive(process) && System.currentTimeMillis() < endTime) {
      int n = out.available();
      if (n > 0) {
        // out.skip(n);
        byte[] b = new byte[n];
        out.read(b, 0, n);
        System.out.println(new String(b, 0, n));
      }

      try {
        Thread.sleep(10);
      }
      catch (InterruptedException e) {
      }
    }

    if (isAlive(process)) {
      process.destroy();
      System.out.println("timeout");
    }
    else {
      System.out.println(process.exitValue());
    }
  }

  public static boolean isAlive(Process p) {
    try {
      p.exitValue();
      return false;
    }
    catch (IllegalThreadStateException e) {
      return true;
    }
  }
}

您也可以像在Is it possible to read from a InputStream with a timeout? 中那样使用反射来从Process.getInputStream() 获得一个NIO FileChannel，但是您必须担心不同的JDK 版本以换取摆脱轮询。

Answer 6

为了回答你的话题（我不明白描述），我假设你的意思是 shell 子进程输出，检查这些 SO 问题：

platform-independent /dev/null output sink for Java

Is there a Null OutputStream in Java?

或者你可以关闭 Unix 下正在执行的命令的 stdout 和 stderr：

command > /dev/null 2>&1

Answer 7

既然你提到了chmod、ln、ls 和 shell 脚本，听起来你正在尝试使用 Java 进行 shell 编程。如果是这样，您可能需要考虑另一种更适合该任务的语言，例如 Python、Perl 或 Bash。虽然当然可以在 Java 中创建子进程，通过它们的标准输入/输出/错误流等与它们进行交互，但我认为您会发现脚本语言使这种代码比 Java 更简洁且更易于维护。