Java Process.exec阻塞问题调查

Process原理

通过Java创建子进程，利用进程间的无名管道进行传输标准I/O流

管道原理

实现原理：内核借助环型队列机制，使用内核缓冲区实现。

管道的限制：

1. 数据不能进程自己写，自己读
2. 管道中数据不可以反复读取。一旦读走，管道中不再存在。
3. 采用半双工通信方式，数据只能在单方向上流动。
4. 只能在有公共祖先的进程间使用管道。

管道读写行为：

读管道：

1. 管道有数据，read返回实际读到的字节数
2. 管道无数据：
   • 管道写端全部被关闭时，read返回0。
   • 管道写端没有全部被关闭，read阻塞等待。

写管道：

1. 管道读端全部被关闭，进程异常终止（只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE信号， 应用程序可以处理该信号，也可以忽略（默认动作则是应用程序终止））
2. 管道读端没有全部关闭
   • 管道已满，write阻塞等待
   • 管道未满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数。

Process执行逻辑

• 主进程中调用Runtime.exec会创建一个子进程，用于执行脚本。子进程创建后会和主进程分别独立运行。

• 创建的子进程没有自己的终端或控制台。它的所有标准 io（即 stdin、stdout 和 stderr）操作都将通过三个流 (getOutputStream()、getInputStream() 和 getErrorStream()) 通过管道输入端重定向到父进程。父进程使用这些流来提供到子进程的输入和获得从子进程的输出。

• 这时候子进程不断向主进程发生数据，而主进程调用Process.waitfor后已挂起。当前子进程和主进程之间的缓冲区塞满后，子进程不能继续写数据，然后会挂起。这样子进程等待主进程读取数据，主进程等待子进程结束发送EOF，两个进程相互等待，最终导致死锁。

/**
** This method blocks until input data is available, end of file is detected, or an exception is thrown.
*/
public int read(byte[] b, nt off, int len) throws IOException;

解决方法

1. 在waitFor()之前，利用单独两个线程，分别处理process的getInputStream()和getErrorSteam()，防止缓冲区被撑满，导致阻塞；

缺点：标准输入流和标准输出流会堆在一块输出。方案二没有该问题

2. 利用ProcessBuilder.redirectErrorStream()重定向错误流到输入流中

其他知识

1. ProcessBuilder有一个inheritIO()方法 这个方法等同于

processBuilder.redirectError(Redirect.INHERIT);
processBuilder.redirectInput(Redirect.INHERIT);
processBuilder.redirectOutput(Redirect.INHERIT);

JDK中对Redirect.INHERIT描述

Indicates that subprocess I/O source or destination will be the same as those of the current process. This is the normal behavior of most operating system command interpreters (shells).

个人理解就是把子进程的标准输入流、标准输出流、标准错误流都重定向到当前进程(Java进程)
实际效果就是将子进程的流输出到Java的控制台中