ProcessBuilder waitFor 调用外部应用

小程序项目最初使用ffmpeg转换微信录音文件为wav格式，再交给阿里云asr识别成文字。视频音频转换最常用是ffmpeg。

1	ffmpeg -i a.mp3 b.wav

相关文章：

• 小程序实现语音识别转文字，坑路历程

问题变成怎样使用java调用系统的ffmpeg工具。在java中，封装了进程Process类，可以使用Runtime.getRuntime().exec()或者ProcessBuilder新建进程。

从Runtime.getRuntime().exec()说起

最简单启动进程的方式，是直接把完整的命令作为exec()的参数。

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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(); }

输出结果

1 2	17:12:37.262 [main] INFO com.godzilla.Test - ping 10 times 17:12:37.272 [main] INFO com.godzilla.Test - done

我期望的是执行命令结束后再打印done，但是明显不是。

waitFor阻塞等待子进程返回

Process类提供了waitFor方法。可以阻塞调用者线程，并且返回码。0表示子进程执行正常。

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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(); }

输出结果

1 2	17:15:28.557 [main] INFO com.godzilla.Test - ping 10 times 17:15:37.615 [main] INFO com.godzilla.Test - done

似乎满足需要了。但是，如果子进程发生问题一直不返回，那么java主进程就会一直block，这是非常危险的事情。
对此，java8提供了一个新接口，支持等待超时。注意接口的返回值是boolean，不是int。当子进程在规定时间内退出，则返回true。

1	public boolean waitFor(long timeout, TimeUnit unit)

测试代码

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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(); }

输出结果

1 2	17:43:47.340 [main] INFO com.godzilla.Test - ping 10 times 17:43:48.352 [main] INFO com.godzilla.Test - timeout

获取输入、输出和错误流

要获取子进程的执行输出，可以使用Process类的getInputStream()。类似的有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平台的字符编码。
输出结果

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18:28:21.396 [main] INFO com.godzilla.Test - ping 正在 Ping 127.0.0.1 具有 32 字节的数据: 来自 127.0.0.1 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=128 127.0.0.1 的 Ping 统计信息: 数据包: 已发送 = 1，已接收 = 1，丢失 = 0 (0% 丢失)， 往返行程的估计时间(以毫秒为单位): 最短 = 0ms，最长 = 0ms，平均 = 0ms 18:28:21.444 [main] INFO com.godzilla.Test - done

这里牵涉到一个技术细节，参考Process类的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.

翻译过来是，子进程默认没有自己的stdin、stdout、stderr，涉及这些流的操作，到会重定向到父进程。由于平台限制，可能导致缓冲区消耗完了，导致阻塞甚至死锁！

网上有的说法是，开启2个线程，分别读取子进程的stdout、stderr。
不过，既然说是By default，就是有非默认的方式，其实就是使用ProcessBuilder类，重定向流。此功能从java7开始支持。

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(); }

输出结果

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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, 系统找不到指定的文件。 at java.lang.ProcessBuilder.start(ProcessBuilder.java:1048) at com.godzilla.Test.main(Test.java:13) Caused by: java.io.IOException: CreateProcess error=2, 系统找不到指定的文件。 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

此处有坑：ProcessBuilder的command列表要用字符串数组或者list形式传入！ ps. 在小程序项目上，一开始把ffmpeg -i a.mp3 b.wav传入ProcessBuilder，却看不到生成的wav文件，查了日志CreateProcess error=2, 系统找不到指定的文件。还以为是ffmpeg路径问题。后来查了api才发现掉坑了。
正确的写法

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

刚才说的重定向问题，可以这样写

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

工作目录

默认子进程的工作目录继承于父进程。可以通过ProcessBuilder.directory()修改。

一些代码细节

ProcessBuilder.Redirect

java7增加了ProcessBuilder.Redirect抽象，实现子进程的流重定向。Redirect类有个Type枚举

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

其中

• PIPE: 表示子流程IO将通过管道连接到当前的Java进程。 这是子进程标准IO的默认处理。
• INHERIT: 表示子进程IO源或目标将与当前进程的相同。 这是大多数操作系统命令解释器（shell）的正常行为。

对于不同类型的Redirect，覆盖下面的方法

• append
• appendTo
• file
• from
• to

Runtime.exec()的实现

Runtime类的exec()底层也是用ProcessBuilder实现

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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的底层实现类是ProcessImpl。
上面讲到流和Redirect，具体在ProcessImpl.start()方法

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

然后是一堆繁琐的if…else判断是Redirect.INHERIT、Redirect.PIPE，是输入还是输出流。

总结

• Process类是java对进程的抽象。ProcessImpl是具体的实现。
• Runtime.getRuntime().exec()和ProcessBuilder.start()都能启动子进程。Runtime.getRuntime().exec()底层也是ProcessBuilder构造的
• Runtime.getRuntime().exec()可以直接消费一整串带空格的命令。但是ProcessBuilder.command()必须要以字符串数组或者list形式传入参数
• 默认子进程的执行和父进程是异步的。可以通过Process.waitFor()实现阻塞等待。
• 默认情况下，子进程和父进程共享stdin、stdout、stderr。ProcessBuilder支持对流的重定向（since java7）
• 流的重定向，是通过ProcessBuilder.Redirect类实现。