Java并发编程:如何创建进程?

发布时间:2021-12-13 11:08:13

  前一篇文章已经介绍了进程线程的起源,今天我们将讨论如何在Java中创建线程,以便允许线程执行子任务。在详细说明如何创建一个过程之前,我们在Java中首先介绍应用程序和流程的概念知识。以下是本文的目录概要:

Java<a href=https://www.tulingxueyuan.cn/tlzx/javamst/822.html target=_blank class=infotextkey>并发编程</a>:如何创建进程

  一、Java中有关应用程序和过程的概念。

  如何在Java中创建进程。

  一、Java中有关应用程序和过程的概念。

  使用Java时,应用程序与JVM实例相对应(也被称为JVM进程),默认的名称是java.exe或javaw.exe(windows下的文件)。Java所使用的是单线程编程模型,在我们自己的程序中,如果不主动创建线程,那么就只创建一个线程,这通常被称为主线程。但请注意,尽管JVM中只有一个线程执行任务,但并不代表JVM中只有一个线程,JVM实例在创建时同时创建了许多其他线程(如垃圾回收线程)。

  因为Java采用了单线程编程模型,所以当你进行UI编程时,一定要注意把耗费时间的操作放在子线程中,以避免阻碍主线程(当UI编程时,主线程也就是UI线程,用来处理用户交互事件)。

  如何在Java中创建进程。

  创建过程有两种方法,Java中有五个类,它们总共涉及5个类。

  首先,通过Runtime.exec()方法创建流程,第二个方法是通过流程建造器的启动方法创建流程。让我们来谈谈这两种方法的区别与联系吧。

  第一个问题是Process类,它是一个抽象类,其中包含多个抽象方法,通过查看Process类的源代码,可以知道:

  在java.lang.Process路径下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
publicabstractclassProcess
{

abstractpublicOutputStream getOutputStream();//获取进程的输出流

abstractpublicInputStream getInputStream();//获取进程的输入流

abstractpublicInputStream getErrorStream();//获取进程的错误流

abstractpublicintwaitFor()throwsInterruptedException;//让进程等待

abstractpublicintexitValue();//获取进程的退出标志

abstractpublicvoiddestroy();//摧毁进程
}

  1)通过ProcessBuilder创建进程

  ProcessBuilder是一个final类,它有两个构造器:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
publicfinalclassProcessBuilder
{
privateList<string> command;
privateFile directory;
privateMap<String,String> environment;
privatebooleanredirectErrorStream;

publicProcessBuilder(List<String> command) {
if(command ==null)
thrownewNullPointerException();
this.command = command;
}

publicProcessBuilder(String... command) {
this.command =newArrayList<String>(command.length);
for(String arg : command)
this.command.add(arg);
}
....
}

  构造器中传递的是需要创建的进程的命令参数,第一个构造器是将命令参数放进List当中传进去,第二构造器是以不定长字符串的形式传进去。

  那么我们接着往下看,前面提到是通过ProcessBuilder的start方法来创建一个新进程的,我们看一下start方法中具体做了哪些事情。下面是start方法的具体实现源代码:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
publicProcess start()throwsIOException {
// Must convert to array first -- a malicious user-supplied
// list might try to circumvent the security check.
String[] cmdarray = command.toArray(newString[command.size()]);
for(String arg : cmdarray)
if(arg ==null)
thrownewNullPointerException();
// Throws IndexOutOfBoundsException if command is empty
String prog = cmdarray[0];

SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if(security !=null)
security.checkExec(prog);

String dir = directory ==null?null: directory.toString();

try{
returnProcessImpl.start(cmdarray,
environment,
dir,
redirectErrorStream);
}catch(IOException e) {
// It's much easier for us to create a high-quality error
// message than the low-level C code which found the problem.
thrownewIOException(
"Cannot run program \""+ prog +"\""
+ (dir ==null?"":" (in directory \""+ dir +"\")")
+": "+ e.getMessage(),
e);
}
}

  该方法返回一个Process对象,该方法的前面部分相当于是根据命令参数以及设置的工作目录进行一些参数设定,最重要的是try语句块里面的一句:

1
2
3
4
returnProcessImpl.start(cmdarray,
environment,
dir,
redirectErrorStream);

  说明真正创建进程的是这一句,注意调用的是ProcessImpl类的start方法,此处可以知道start必然是一个静态方法。那么ProcessImpl又是什么类呢?该类同样位于java.lang.ProcessImpl路径下,看一下该类的具体实现:

  ProcessImpl也是一个final类,它继承了Process类:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
finalclassProcessImplextendsProcess {

// System-dependent portion of ProcessBuilder.start()
staticProcess start(String cmdarray[],
java.util.Map<String,String> environment,
String dir,
booleanredirectErrorStream)
throwsIOException
{
String envblock = ProcessEnvironment.toEnvironmentBlock(environment);
returnnewProcessImpl(cmdarray, envblock, dir, redirectErrorStream);
}
....
}

  这是ProcessImpl类的start方法的具体实现,而事实上start方法中是通过这句来创建一个ProcessImpl对象的:

1 returnnewProcessImpl(cmdarray, envblock, dir, redirectErrorStream);

  而在ProcessImpl中对Process类中的几个抽象方法进行了具体实现。

  说明事实上通过ProcessBuilder的start方法创建的是一个ProcessImpl对象。

  下面看一下具体使用ProcessBuilder创建进程的例子,比如我要通过ProcessBuilder来启动一个进程打开cmd,并获取ip地址信息,那么可以这么写:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
/**
* 实现进程的方式1:通过ProcessBuild创建进程
* @author chenyr
* @date 2016.03.28
*/
publicclassProcesssorDemo1 {
publicstaticvoidmain(String[] args)throwsIOException {
ProcessBuilder pb =newProcessBuilder("/bin/sh","-c","ifconfig");
Process process = pb.start();
Scanner scanner =newScanner(process.getInputStream());
while(scanner.hasNextLine()) {
System.out.println(scanner.nextLine());
}
scanner.close();
}
}

  在ProcessBuilder中,第一步非常重要,就是向ProcessBuilder的构造器传递命令字符串,一般说来,是将字符串中的每一个独立命令作为单独的参数,但是也可以按顺序传递到List中。

  关于这里没有提及的其它许多特殊用法,例如,使用过程生成器中的environment方法和directory(Filedirectory)的环境变量,以及工作目录等等,有兴趣的朋友可查阅相关API文档。

  2)通过Runtime的exec方法创建进程。

  先来看看Runtime类和exec方法的具体实现,Runtime,如其名称所示,它代表了当前进程所处的虚拟机实例。

  因为任意进程将仅在虚拟机实例中运行,因此Runtime采用的是单实例模式,也就是说,仅生成一个虚拟机实例:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
publicclassRuntime {
privatestaticRuntime currentRuntime =newRuntime();

/**
* Returns the runtime object associated with the current Java application.
* Most of the methods of class <code>Runtime</code> are instance
* methods and must be invoked with respect to the current runtime object.
*
* @return the <code>Runtime</code> object associated with the current
* Java application.
*/
publicstaticRuntime getRuntime() {
returncurrentRuntime;
}

/** Don't let anyone else instantiate this class */
privateRuntime() {}
...
}

  从这里可以看出,由于Runtime类的构造器是private的,所以只有通过getRuntime去获取Runtime的实例。接下来着重看一下exec方法 实现,在Runtime中有多个exec的不同重载实现,但真正最后执行的是这个版本的exec方法:

1
2
3
4
5
6
7
publicProcess exec(String[] cmdarray, String[] envp, File dir)
throwsIOException {
returnnewProcessBuilder(cmdarray)
.environment(envp)
.directory(dir)
.start();
}

  可以发现,事实上通过Runtime类的exec创建进程的话,最终还是通过ProcessBuilder类的start方法来创建的。

  下面看一个例子,看一下通过Runtime的exec如何创建进程,还是前面的例子,调用cmd,获取ip地址信息:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
/**
* 实现进程的方式2:通过Runtime获取
* @author chenyr
* @date 2016.03.28
*/
publicclassProcesssorDemo2 {
publicstaticvoidmain(String[] args)throwsIOException {
Process process = Runtime.getRuntime().exec("/bin/sh -c ifconfig");
Scanner scanner =newScanner(process.getInputStream());
while(scanner.hasNextLine()) {
System.out.println(scanner.nextLine());
}
scanner.close();
}
}

  要注意的是,exec方法不支持不定长参数(ProcessBuilder是支持不定长参数的),所以必须先把命令参数拼接好再传进去。

上一篇 【图灵干货】HashMap、HashSet、HashTable的区别是什么?
下一篇 Java线程详解(深度好文)