Java如何执行Linux命令并获取返回结果？

在Java应用程序中执行Linux命令是一项常见的需求，特别是在系统管理、自动化运维或与底层系统交互的场景中，Java通过ProcessBuilder和Runtime类提供了执行操作系统命令的能力，其中ProcessBuilder因更灵活的配置和更好的控制能力而被推荐使用，本文将详细介绍如何在Java中安全、高效地执行Linux命令,并涵盖关键注意事项和最佳实践。

使用ProcessBuilder执行命令

ProcessBuilder是Java 5引入的类，用于创建操作系统进程，相比Runtime.exec()，它提供了更强大的功能，如设置工作目录、重定向输入输出流等，基本使用步骤包括：构建命令列表、配置进程属性、启动进程并处理结果。

需要将命令及其参数作为字符串列表传递给ProcessBuilder，执行ls -l命令时，列表应为["ls", "-l"]，而不是直接传递"ls -l"字符串，这样可以避免参数解析问题,以下是一个简单示例：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class ExecuteCommand {
    public static void main(String[] args) {
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "-l");
        pb.directory(new File("/home/user")); // 设置工作目录
        try {
            Process process = pb.start();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
            int exitCode = process.waitFor();
            System.out.println("Exit Code: " + exitCode);
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

处理命令输出与错误流

执行Linux命令时，标准输出（stdout）和错误输出（stderr）需要分别处理，否则可能导致进程阻塞。Process类提供了getInputStream()和getErrorStream()方法来获取输出流，建议使用单独的线程读取这两个流,避免缓冲区满导致的进程挂起。

可以创建两个线程分别处理输出和错误流：

Thread outputThread = new Thread(() -> {
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            System.out.println("[OUTPUT] " + line);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});
Thread errorThread = new Thread(() -> {
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()))) {
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            System.err.println("[ERROR] " + line);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});
outputThread.start();
errorThread.start();
outputThread.join();
errorThread.join();

安全性与输入处理

执行用户输入的命令时，需注意安全性问题，避免命令注入攻击，直接拼接用户输入到命令列表中可能导致恶意命令执行，应避免使用Runtime.exec("cmd " + userInput)，而是将用户输入作为参数传递,或使用白名单验证命令合法性。

如果需要向进程输入数据（如yes命令），可以使用getOutputStream()方法：

ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("yes");
Process process = pb.start();
try (OutputStream os = process.getOutputStream()) {
    os.write("y\n".getBytes()); // 向进程输入数据
}

超时管理与资源释放

长时间运行的命令可能导致程序阻塞，因此需要设置超时时间，可以通过Process.waitFor(timeout, unit)方法实现,并在超时后强制销毁进程：

if (!process.waitFor(10, TimeUnit.SECONDS)) {
    process.destroyForcibly(); // 强制终止进程
    System.err.println("Command timed out");
}

确保在finally块中关闭所有流并销毁进程,避免资源泄漏：

finally {
    if (process != null) {
        process.destroy();
    }
}

最佳实践与注意事项

1. 避免使用Runtime.exec()：除非兼容旧代码，否则优先选择ProcessBuilder。
2. 处理环境变量：通过ProcessBuilder.environment()可以修改进程的环境变量。
3. 日志记录：记录命令执行结果和错误信息,便于调试。
4. 异常处理：捕获IOException和InterruptedException,确保程序健壮性。
5. 跨平台兼容性：Linux命令在Windows上可能无法执行,需注意平台差异。

通过合理使用ProcessBuilder并遵循上述实践，可以在Java中安全、高效地执行Linux命令，实现与操作系统的深度交互，在实际应用中，还需根据具体场景调整参数和错误处理逻辑,确保系统的稳定性和安全性。