详解Java中多进程编程的实现
1.Java进程的创建
Java提供了两种方法用来启动进程或其它程序：
（1）使用Runtime的exec()方法
（2）使用ProcessBuilder的start()方法
1.1ProcessBuilder
ProcessBuilder类是J2SE1.5在java.lang中新添加的一个新类，此类用于创建操作系统进程，它提供一种启动和管理进程（也就是应用程序）的方法。在J2SE1.5之前，都是由Process类处来实现进程的控制管理。
每个ProcessBuilder实例管理一个进程属性集。start()方法利用这些属性创建一个新的Process实例。start()方法可以从同一实例重复调用，以利用相同的或相关的属性创建新的子进程。
每个进程生成器管理这些进程属性：
命令是一个字符串列表，它表示要调用的外部程序文件及其参数（如果有）。在此，表示有效的操作系统命令的字符串列表是依赖于系统的。例如，每一个总体变量，通常都要成为此列表中的元素，但有一些操作系统，希望程序能自己标记命令行字符串——在这种系统中，Java实现可能需要命令确切地包含这两个元素。
环境是从变量到值的依赖于系统的映射。初始值是当前进程环境的一个副本（请参阅System.getenv()）。
工作目录。默认值是当前进程的当前工作目录，通常根据系统属性user.dir来命名。
redirectErrorStream属性。最初，此属性为false，意思是子进程的标准输出和错误输出被发送给两个独立的流，这些流可以通过Process.getInputStream()和Process.getErrorStream()方法来访问。如果将值设置为true，标准错误将与标准输出合并。这使得关联错误消息和相应的输出变得更容易。在此情况下，合并的数据可从Process.getInputStream()返回的流读取，而从Process.getErrorStream()返回的流读取将直接到达文件尾。
修改进程构建器的属性将影响后续由该对象的start()方法启动的进程，但从不会影响以前启动的进程或Java自身的进程。大多数错误检查由start()方法执行。可以修改对象的状态，但这样start()将会失败。例如，将命令属性设置为一个空列表将不会抛出异常，除非包含了start()。
注意，此类不是同步的。如果多个线程同时访问一个ProcessBuilder，而其中至少一个线程从结构上修改了其中一个属性，它必须保持外部同步。
构造方法摘要
ProcessBuilder(List<String>command)
利用指定的操作系统程序和参数构造一个进程生成器。
ProcessBuilder(String...command)
利用指定的操作系统程序和参数构造一个进程生成器。
方法摘要
List<String>command()
返回此进程生成器的操作系统程序和参数。
ProcessBuildercommand(List<String>command)
设置此进程生成器的操作系统程序和参数。
ProcessBuildercommand(String...command)
设置此进程生成器的操作系统程序和参数。
Filedirectory()
返回此进程生成器的工作目录。
ProcessBuilderdirectory(Filedirectory)
设置此进程生成器的工作目录。
Map<String,String>environment()
返回此进程生成器环境的字符串映射视图。
booleanredirectErrorStream()
通知进程生成器是否合并标准错误和标准输出。
ProcessBuilderredirectErrorStream(booleanredirectErrorStream)
设置此进程生成器的redirectErrorStream属性。
Processstart()
使用此进程生成器的属性启动一个新进程。
1.2Runtime
每个Java应用程序都有一个Runtime类实例，使应用程序能够与其运行的环境相连接。可以通过getRuntime方法获取当前运行时。
应用程序不能创建自己的Runtime类实例。但可以通过getRuntime方法获取当前Runtime运行时对象的引用。一旦得到了一个当前的Runtime对象的引用，就可以调用Runtime对象的方法去控制Java虚拟机的状态和行为。
Java代码 收藏代码
voidaddShutdownHook(Threadhook)
注册新的虚拟机来关闭挂钩。
intavailableProcessors()
向Java虚拟机返回可用处理器的数目。
Processexec(Stringcommand)
在单独的进程中执行指定的字符串命令。
Processexec(String[]cmdarray)
在单独的进程中执行指定命令和变量。
Processexec(String[]cmdarray,String[]envp)
在指定环境的独立进程中执行指定命令和变量。
Processexec(String[]cmdarray,String[]envp,Filedir)
在指定环境和工作目录的独立进程中执行指定的命令和变量。
Processexec(Stringcommand,String[]envp)
在指定环境的单独进程中执行指定的字符串命令。
Processexec(Stringcommand,String[]envp,Filedir)
在有指定环境和工作目录的独立进程中执行指定的字符串命令。
voidexit(intstatus)
通过启动虚拟机的关闭序列，终止当前正在运行的Java虚拟机。
longfreeMemory()
返回Java虚拟机中的空闲内存量。
voidgc()
运行垃圾回收器。
InputStreamgetLocalizedInputStream(InputStreamin)
已过时。从JDK1.1开始，将本地编码字节流转换为Unicode字符流的首选方法是使用InputStreamReader和BufferedReader类。
OutputStreamgetLocalizedOutputStream(OutputStreamout)
已过时。从JDK1.1开始，将Unicode字符流转换为本地编码字节流的首选方法是使用OutputStreamWriter、BufferedWriter和PrintWriter类。
staticRuntimegetRuntime()
返回与当前Java应用程序相关的运行时对象。
voidhalt(intstatus)
强行终止目前正在运行的Java虚拟机。
voidload(Stringfilename)
加载作为动态库的指定文件名。
voidloadLibrary(Stringlibname)
加载具有指定库名的动态库。
longmaxMemory()
返回Java虚拟机试图使用的最大内存量。
booleanremoveShutdownHook(Threadhook)
取消注册某个先前已注册的虚拟机关闭挂钩。
voidrunFinalization()
运行挂起finalization的所有对象的终止方法。
staticvoidrunFinalizersOnExit(booleanvalue)
已过时。此方法本身具有不安全性。它可能对正在使用的对象调用终结方法，而其他线程正在操作这些对象，从而导致不正确的行为或死锁。
longtotalMemory()
返回Java虚拟机中的内存总量。
voidtraceInstructions(booleanon)
启用／禁用指令跟踪。
voidtraceMethodCalls(booleanon)
启用／禁用方法调用跟踪。
1.3Process
不管通过那种方法启动进程后，都会返回一个Process类的实例代表启动的进程，该实例可用来控制进程并获得相关信息。Process类提供了执行从进程输入、执行输出到进程、等待进程完成、检查进程的退出状态以及销毁（杀掉）进程的方法：
voiddestroy()
杀掉子进程。
一般情况下，该方法并不能杀掉已经启动的进程，不用为好。
intexitValue()
返回子进程的出口值。
只有启动的进程执行完成、或者由于异常退出后，exitValue()方法才会有正常的返回值，否则抛出异常。
InputStreamgetErrorStream()
获取子进程的错误流。
如果错误输出被重定向，则不能从该流中读取错误输出。
InputStreamgetInputStream()
获取子进程的输入流。
可以从该流中读取进程的标准输出。
OutputStreamgetOutputStream()
获取子进程的输出流。
写入到该流中的数据作为进程的标准输入。
intwaitFor()
导致当前线程等待，如有必要，一直要等到由该Process对象表示的进程已经终止。
2.多进程编程实例
一般我们在java中运行其它类中的方法时，无论是静态调用，还是动态调用，都是在当前的进程中执行的，也就是说，只有一个java虚拟机实例在运行。而有的时候，我们需要通过java代码启动多个java子进程。这样做虽然占用了一些系统资源，但会使程序更加稳定，因为新启动的程序是在不同的虚拟机进程中运行的，如果有一个进程发生异常，并不影响其它的子进程。
在Java中我们可以使用两种方法来实现这种要求。最简单的方法就是通过Runtime中的exec方法执行javaclassname。如果执行成功，这个方法返回一个Process对象，如果执行失败，将抛出一个IOException错误。下面让我们来看一个简单的例子。
//Test1.java文件
importjava.io.*;
publicclassTest
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
FileOutputStreamfOut=newFileOutputStream("c:\\Test1.txt");
fOut.close();
System.out.println("被调用成功!");
}
}
//Test_Exec.java
publicclassTest_Exec
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Runtimerun=Runtime.getRuntime();
Processp=run.exec("javatest1");
}
}
通过javaTest_Exec运行程序后，发现在C盘多了个Test1.txt文件，但在控制台中并未出现"被调用成功！"的输出信息。因此可以断定，Test已经被执行成功，但因为某种原因，Test的输出信息未在Test_Exec的控制台中输出。这个原因也很简单，因为使用exec建立的是Test_Exec的子进程，这个子进程并没有自己的控制台，因此，它并不会输出任何信息。
如果要输出子进程的输出信息，可以通过Process中的getInputStream得到子进程的输出流（在子进程中输出，在父进程中就是输入），然后将子进程中的输出流从父进程的控制台输出。具体的实现代码如下如示：
//Test_Exec_Out.java
importjava.io.*;
publicclassTest_Exec_Out
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Runtimerun=Runtime.getRuntime();
Processp=run.exec("javatest1");
BufferedInputStreamin=newBufferedInputStream(p.getInputStream());
BufferedReaderbr=newBufferedReader(newInputStreamReader(in));
Strings;
while((s=br.readLine())!=null)
System.out.println(s);
}
}
从上面的代码可以看出，在Test_Exec_Out.java中通过按行读取子进程的输出信息，然后在Test_Exec_Out中按每行进行输出。上面讨论的是如何得到子进程的输出信息。那么，除了输出信息，还有输入信息。既然子进程没有自己的控制台，那么输入信息也得由父进程提供。我们可以通过Process的getOutputStream方法来为子进程提供输入信息（即由父进程向子进程输入信息，而不是由控制台输入信息）。我们可以看看如下的代码：
//Test2.java文件
importjava.io.*;
publicclassTest
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
BufferedReaderbr=newBufferedReader(newInputStreamReader(System.in));
System.out.println("由父进程输入的信息："+br.readLine());
}
}
//Test_Exec_In.java
importjava.io.*;
publicclassTest_Exec_In
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Runtimerun=Runtime.getRuntime();
Processp=run.exec("javatest2");
BufferedWriterbw=newBufferedWriter(newOutputStreamWriter(p.getOutputStream()));
bw.write("向子进程输出信息");
bw.flush();
bw.close();//必须得关闭流，否则无法向子进程中输入信息
//System.in.read();
}
}
从以上代码可以看出，Test1得到由Test_Exec_In发过来的信息，并将其输出。当你不加bw.flash()和bw.close()时，信息将无法到达子进程，也就是说子进程进入阻塞状态，但由于父进程已经退出了，因此，子进程也跟着退出了。如果要证明这一点，可以在最后加上System.in.read()，然后通过任务管理器（在windows下）查看java进程，你会发现如果加上bw.flush()和bw.close()，只有一个java进程存在，如果去掉它们，就有两个java进程存在。这是因为，如果将信息传给Test2，在得到信息后，Test2就退出了。在这里有一点需要说明一下，exec的执行是异步的，并不会因为执行的某个程序阻塞而停止执行下面的代码。因此，可以在运行test2后，仍可以执行下面的代码。
exec方法经过了多次的重载。上面使用的只是它的一种重载。它还可以将命令和参数分开，如exec("java.test2")可以写成exec("java","test2")。exec还可以通过指定的环境变量运行不同配置的java虚拟机。
除了使用Runtime的exec方法建立子进程外，还可以通过ProcessBuilder建立子进程。ProcessBuilder的使用方法如下：
//Test_Exec_Out.java
importjava.io.*;
publicclassTest_Exec_Out
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
ProcessBuilderpb=newProcessBuilder("java","test1");
Processp=pb.start();
……
}
}
在建立子进程上，ProcessBuilder和Runtime类似，不同的ProcessBuilder使用start()方法启动子进程，而Runtime使用exec方法启动子进程。得到Process后，它们的操作就完全一样的。
ProcessBuilder和Runtime一样，也可设置可执行文件的环境信息、工作目录等。下面的例子描述了如何使用ProcessBuilder设置这些信息。
ProcessBuilderpb=newProcessBuilder("Command","arg2","arg2",''');
//设置环境变量
Map<String,String>env=pb.environment();
env.put("key1","value1");
env.remove("key2");
env.put("key2",env.get("key1")+"_test");
pb.directory("..\abcd");//设置工作目录
Processp=pb.start();//建立子进程