Java 的 Process API 为开发者提供了执行操作系统命令的强大功能，但是某些 API 方法可能让你有些疑惑，没关系，这篇文章将详细介绍如何使用 ProcessBuilder API 来方便的操作系统命令。
ProcessBuilder 入门示例我们通过演示如何调用 java -version命令输出 JDK 版本号，来演示 ProcessBuilder的入门用法。
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 输出Java 版本号 * @author https://www.wdbyte.com */public class ProcessBuilderTest1 { public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { // 构建执行命令 ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("java","-version"); // 重定向 ERROR 流(有些 JDK 版本 Java 命令通过 ERROR 流输出) processBuilder.redirectErrorStream(true); // 运行命令 java -version Process process = processBuilder.start(); // 获取PID，这是一个 Java 9 方法 long pid = process.pid(); // 一次性获取运行结果 String result = IOUtils.toString(process.getInputStream()); // 等到运行结束 int exitCode = process.waitFor(); System.out.println("pid:" + pid); System.out.println("result:" + result); System.out.println("exitCode:" + exitCode); }}在这段代码中，首先使用 ProcessBuilder 对象包装了要执行的命令 java -version，紧接着重定向 了要执行的进程的 ERROR 输出流(有些 JDK 版本 Java 命令通过 ERROR 流输出)。最后通过 start方法执行命令，得到一个用于进程管理的 Process对象，可以获取其 pid和输出结果。
【资料图】
注意
IOUtils.toString(process.getInputStream());这里使用了 commons-io 中的工具类把 InputStream 转为字符串。
commons-ioMaven 依赖：
commons-io commons-io 2.12.0 运行得到输出：
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在下面这个示例中，演示如何获取当前环境变量，以及如何修改环境变量并传入子进程中。
输出当前环境变量。
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"); 这会打印出当前所有环境变量。
JAVA_HOME:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_151.jdk/Contents/HomeCOMMAND_MODE:unix2003JAVA_MAIN_CLASS_81717:com.wdbyte.os.process.ProcessBuilderTest2LOGNAME:darcy.....添加一个环境变量。
processBuilder.environment().put("my_website","www.wdbyte.com");打印出刚才添加的环境变量。
// Linux 或 MacOS 下 ，Windows 下无此命令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);这会输出：
pid:81719result:www.wdbyte.comexitCode:0使用 directory方法可以修改子进程默认的工作目录，下面的示例中修改进程工作目录为 process文件夹。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import org.apache.commons.io.IOUtils;/** * 修改工作目录 * @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); }}输出：
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，都是把运行的新进程的输出通过 getInputStream的方式读取到当前进程，然后输出，这种方式很不方便。日志输出常见的方式是输出到指定日志文件，ProcessBuilder对此也有很好的支持。
使用 redirectOutput可以指定日志输出的文件，这个方法会自动创建日志文件。下面的例子在指定目录下执行 ls-l命令列出目录下的所有文件。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.nio.file.Files;/** * 输出日志到指定文件 * @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"); // 输出到日志文件 processBuilder.redirectOutput(logFile); // 追加日志到文件 // processBuilder.redirectOutput(ProcessBuilder.Redirect.appendTo(logFile)); // 是否输出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); // 读取日志文件 Files.lines(logFile.toPath()).forEach(System.out::println); }}输出日志：
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，应该使用：
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));// 执行命令 xxx，命令不存在，会报 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");// 日志输出到文件processBuilder.redirectOutput(infoLogFile);processBuilder.redirectError(errorLogFile);Process process = processBuilder.start();// 读取 ERROR 日志Files.lines(errorLogFile.toPath()).forEach(System.out::println);运行输出：
/bin/bash: xxx: command not found在这个示例中，将看到 inheritIO()方法的作用。当我们想将子进程的 I/O 重定向到当前进程的标准 I/O 时，可以使用这个方法：
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;/** * 子线程 I/O 重定向到当前线程 * @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"); // 把子线程 I/O 输出重定向当前进程 processBuilder.inheritIO(); Process process = processBuilder.start(); int exitCode = process.waitFor(); System.out.println("exitCode:" + exitCode); }}这会输出：
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在这个示例中，通过使用inheritIO()方法，我们在 IDE 的控制台中看到了一个简单命令结果的输出。
ProcessBuilder 管道操作从 Java 9 开始，ProcessBuilder 引入了管道概念，可以把一个进程的输出作为另一个进程的输入再次操作。
public static List startPipeline(List builders) 使用这个方法我们可以进行如这样的常见操作：ls -l | wc -l
ls -l | wc -l：列出文件目录，然后统计输出的行数。
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; }} 这会输出：
pid:33518exitCode:0 21进程有时不能按照自己想要的情况运行，需要对进程进行管理，常见的操作是超时控制以及进程退出。下面通过一个例子来演示如何操作。
先编译一个用于测试的 Java 类 ExecDemo.java，此类每隔一秒输出一个数字，共输出10个数字，预计需要10s输出完毕。
下面是代码部分：
import java.io.IOException;/** * @author https://www.wdbyte.com */public class ExecDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { System.out.println("开始处理数据..."); for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread.sleep(1000); System.out.println(i); } System.out.println("数据处理完毕"); }}再编写一个 ProcessBuilder来执行 ExceDemo，但是在执行 3 秒后就判断是否运行完成，如果没有则杀死进程。
package com.wdbyte.os.process;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * 运行一个 Java 程序 * 等待一定时间后检查状态，未结束则直接杀死进程。 * * @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"); // 把子线程 I/O 输出重定向当前进程 processBuilder.inheritIO(); Process process = processBuilder.start(); // 等待一定时间 boolean waitFor = process.waitFor(3, TimeUnit.SECONDS); System.out.println("waitFor:" + waitFor); // 若未退出，杀死子进程 if (!waitFor) { process.destroyForcibly(); process.waitFor(); System.out.println("杀死进程:" + process); } }}这会输出：
开始处理数据...01waitFor:false杀死进程:Process[pid=35084, exitValue=137]在这段代码中，destroyForcibly()用于杀死进程，但是杀死进程并不是瞬间完成的，所以接着使用 waitFor()来等待程序真正被杀死退出。
很多情况下，在执行一个命令启动一个新线程后，我们不想阻塞等待进程的完成，想要异步化，在进程执行完成后进行通知回调。这时可以使用 CompletableFuture来实现这个功能。
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"); // 把子线程 I/O 输出重定向当前进程 processBuilder.inheritIO(); // 创建 CompletableFuture 对象 CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { // 命令执行 Process process = processBuilder.start(); // 任务超时时间 process.waitFor(); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } return null; }); // 注册回调函数，处理异步等待的结果 future.thenAccept(result -> { System.out.println("进程执行结束"); }); System.out.println("主进程等待"); Thread.sleep(20 * 1000); }} 这会输出：
主进程等待开始处理数据...0123456789数据处理完毕进程执行结束在这篇文章中，我们详细介绍了 ProcessBuilder 的具体用法，并且给出了常用的操作示例。同时也介绍了 Java 9 开始为 ProcessBuilder 引入的管道操作，最后介绍如何对 Process 进程进行异步处理。
一如既往，文章中代码存放在 Github.com/niumoo/javaNotes.
本文原发于网站：https://www.wdbyte.com/java/os/processbuilder/我的公众号：ProcessBuilder API 使用教程
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