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傳回

ProcessBuilder waitFor 調用外部應用

Runtime.getRuntime().exec()和ProcessBuilder都能啟動子程序。ProcessBuilder waitFor阻塞等待子程序執行傳回。ProcessBuilder.command()要傳入字元串list，否則啟動報錯“CreateProcess error=2 系統找不到指定的檔案”。ProcesBuilder redirect重定向流。ProcessImpl是Process的實作類。

小程式項目最初使用ffmpeg轉換微信錄音檔案為wav格式，再交給阿裡雲asr識别成文字。視訊音頻轉換最常用是ffmpeg。

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ffmpeg -i a.mp3 b.wav

相關文章：

  • 小程式實作語音識别轉文字，坑路曆程

問題變成怎樣使用java調用系統的ffmpeg工具。在java中，封裝了程序Process類，可以使用

Runtime.getRuntime().exec()

或者

ProcessBuilder

建立程序。

從Runtime.getRuntime().exec()說起

最簡單啟動程序的方式，是直接把完整的指令作為

exec()

的參數。

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try {
    log.info("ping 10 times");
    Runtime.getRuntime().exec("ping -n 10 127.0.0.1");
    log.info("done");
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

輸出結果

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17:12:37.262 [main] INFO com.godzilla.Test - ping 10 times
17:12:37.272 [main] INFO com.godzilla.Test - done

我期望的是執行指令結束後再列印done，但是明顯不是。

waitFor阻塞等待子程序傳回

Process類提供了

waitFor

方法。可以阻塞調用者線程，并且傳回碼。0表示子程序執行正常。

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/**
 * Causes the current thread to wait, if necessary, until the
 * process represented by this {@code Process} object has
 * terminated.  This method returns immediately if the subprocess
 * has already terminated.  If the subprocess has not yet
 * terminated, the calling thread will be blocked until the
 * subprocess exits.
 *
 * @return the exit value of the subprocess represented by this
 *         {@code Process} object.  By convention, the value
 *         {@code 0} indicates normal termination.
 * @throws InterruptedException if the current thread is
 *         {@linkplain Thread#interrupt() interrupted} by another
 *         thread while it is waiting, then the wait is ended and
 *         an {@link InterruptedException} is thrown.
 */
public abstract int waitFor() throws InterruptedException;
      
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try {
    log.info("ping 10 times");
    Process p =  Runtime.getRuntime().exec("ping -n 10 127.0.0.1");
    int code = p.waitFor();
    if(code == 0){
        log.info("done");
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

輸出結果

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17:15:28.557 [main] INFO com.godzilla.Test - ping 10 times
17:15:37.615 [main] INFO com.godzilla.Test - done

似乎滿足需要了。但是，如果子程序發生問題一直不傳回，那麼java主程序就會一直block，這是非常危險的事情。

對此，java8提供了一個新接口，支援等待逾時。注意接口的傳回值是boolean，不是int。當子程序在規定時間内退出，則傳回true。

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public boolean waitFor(long timeout, TimeUnit unit)

測試代碼

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try {
    log.info("ping 10 times");
    Process p = Runtime.getRuntime().exec("ping -n 10 127.0.0.1");
    boolean exit = p.waitFor(1, TimeUnit.SECONDS);
    if (exit) {
        log.info("done");
    } else {
        log.info("timeout");
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

輸出結果

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17:43:47.340 [main] INFO com.godzilla.Test - ping 10 times
17:43:48.352 [main] INFO com.godzilla.Test - timeout

擷取輸入、輸出和錯誤流

要擷取子程序的執行輸出，可以使用Process類的

getInputStream()

。類似的有

getOutputStream()

、

getErrorStream()

。

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try {
    log.info("ping");
    Process p = Runtime.getRuntime().exec("ping -n 1 127.0.0.1");
    p.waitFor();
    BufferedReader bw = new BufferedReader(new InputStreamReader(p.getInputStream(), "GBK"));
    String line = null;
    while ((line = bw.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
    bw.close();
    log.info("done")
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

注意，GBK是Windows平台的字元編碼。

輸出結果

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18:28:21.396 [main] INFO com.godzilla.Test - ping

正在 Ping 127.0.0.1 具有 32 位元組的資料:
來自 127.0.0.1 的回複: 位元組=32 時間<1ms TTL=128

127.0.0.1 的 Ping 統計資訊:
    資料包: 已發送 = 1，已接收 = 1，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估計時間(以毫秒為機關):
    最短 = 0ms，最長 = 0ms，平均 = 0ms
18:28:21.444 [main] INFO com.godzilla.Test - done

這裡牽涉到一個技術細節，參考Process類的javadoc

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* <p>By default, the created subprocess does not have its own terminal
* or console.  All its standard I/O (i.e. stdin, stdout, stderr)
* operations will be redirected to the parent process, where they can
* be accessed via the streams obtained using the methods
* {@link #getOutputStream()},
* {@link #getInputStream()}, and
* {@link #getErrorStream()}.
* The parent process uses these streams to feed input to and get output
* from the subprocess.  Because some native platforms only provide
* limited buffer size for standard input and output streams, failure
* to promptly write the input stream or read the output stream of
* the subprocess may cause the subprocess to block, or even deadlock.

翻譯過來是，子程序預設沒有自己的stdin、stdout、stderr，涉及這些流的操作，到會重定向到父程序。由于平台限制，可能導緻緩沖區消耗完了，導緻阻塞甚至死鎖！

網上有的說法是，開啟2個線程，分别讀取子程序的stdout、stderr。

不過，既然說是

By default

，就是有非預設的方式，其實就是使用

ProcessBuilder

類，重定向流。此功能從java7開始支援。

ProcessBuilder和redirect 

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try {
    log.info("ping");
    Process p = new ProcessBuilder().command("ping -n 1 127.0.0.1").start();
    p.waitFor();
    log.info("done")
}  catch (IOException | InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

輸出結果

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19:01:53.027 [main] INFO com.godzilla.Test - ping
java.io.IOException: Cannot run program "ping -n 1 127.0.0.1": CreateProcess error=2, 系統找不到指定的檔案。
	at java.lang.ProcessBuilder.start(ProcessBuilder.java:1048)
	at com.godzilla.Test.main(Test.java:13)
Caused by: java.io.IOException: CreateProcess error=2, 系統找不到指定的檔案。
	at java.lang.ProcessImpl.create(Native Method)
	at java.lang.ProcessImpl.<init>(ProcessImpl.java:386)
	at java.lang.ProcessImpl.start(ProcessImpl.java:137)
	at java.lang.ProcessBuilder.start(ProcessBuilder.java:1029)
	... 1 more

此處有坑：ProcessBuilder的command清單要用字元串數組或者list形式傳入！ ps. 在小程式項目上，一開始把

ffmpeg -i a.mp3 b.wav

傳入ProcessBuilder，卻看不到生成的wav檔案，查了日志

CreateProcess error=2, 系統找不到指定的檔案。

還以為是ffmpeg路徑問題。後來查了api才發現掉坑了。

正确的寫法

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Process p = new ProcessBuilder().command("ping", "-n", "1", "127.0.0.1").start();

剛才說的重定向問題，可以這樣寫

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Process p = new ProcessBuilder().command("ping", "-n", "1", "127.0.0.1")
        .redirectError(new File("stderr.txt"))
        .start();

工作目錄

預設子程序的工作目錄繼承于父程序。可以通過

ProcessBuilder.directory()

修改。

一些代碼細節

ProcessBuilder.Redirect

java7增加了

ProcessBuilder.Redirect

抽象，實作子程序的流重定向。Redirect類有個Type枚舉

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public enum Type {
    PIPE,
    INHERIT,
    READ,
    WRITE,
    APPEND
};

其中

  • PIPE: 表示子流程IO将通過管道連接配接到目前的Java程序。 這是子程序标準IO的預設處理。
  • INHERIT: 表示子程序IO源或目标将與目前程序的相同。 這是大多數作業系統指令解釋器（shell）的正常行為。

對于不同類型的Redirect，覆寫下面的方法

  • append
  • appendTo
  • file
  • from
  • to

Runtime.exec()的實作

Runtime類的exec()底層也是用ProcessBuilder實作

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public Process exec(String[] cmdarray, String[] envp, File dir)
    throws IOException {
        return new ProcessBuilder(cmdarray)
        .environment(envp)
        .directory(dir)
        .start();
}

ProcessImpl

Process的底層實作類是ProcessImpl。

上面講到流和Redirect，具體在

ProcessImpl.start()

方法

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FileInputStream  f0 = null;
FileOutputStream f1 = null;
FileOutputStream f2 = null;

然後是一堆繁瑣的if…else判斷是Redirect.INHERIT、Redirect.PIPE，是輸入還是輸出流。

總結

  • Process類是java對程序的抽象。ProcessImpl是具體的實作。
  • Runtime.getRuntime().exec()和ProcessBuilder.start()都能啟動子程序。Runtime.getRuntime().exec()底層也是ProcessBuilder構造的
  • Runtime.getRuntime().exec()可以直接消費一整串帶空格的指令。但是ProcessBuilder.command()必須要以字元串數組或者list形式傳入參數
  • 預設子程序的執行和父程序是異步的。可以通過

    Process.waitFor()

     實作阻塞等待。
  • 預設情況下，子程序和父程序共享stdin、stdout、stderr。ProcessBuilder支援對流的重定向（since java7）
  • 流的重定向，是通過

    ProcessBuilder.Redirect

     類實作。
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