Java如何执行Linux命令行？具体代码示例有哪些？

执行Linux命令行的基础方法

在Java程序中执行Linux命令行是常见的开发需求,例如自动化部署、系统监控或文件操作等，Java提供了多种方式实现这一功能，其中最基础的是使用Runtime类和ProcessBuilder类，这两种方法本质上都是通过创建子进程来执行命令，但ProcessBuilder提供了更灵活的配置选项。

使用Runtime类

Runtime类是Java中用于与运行时环境交互的类，其exec()方法可以执行系统命令，以下是一个简单的示例：

try {  
    Process process = Runtime.getRuntime().exec("ls -l");  
    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 (Exception e) {  
    e.printStackTrace();  
}  

上述代码中,exec()方法接收一个字符串数组或单个命令字符串，getInputStream()用于获取命令的标准输出流，waitFor()会阻塞当前线程直到命令执行完成，需要注意的是，Runtime类是单例模式，每次调用getRuntime()返回的是同一个实例。

使用ProcessBuilder类

ProcessBuilder是Java 5引入的类，相比Runtime提供了更强大的功能，例如可以设置工作目录、环境变量以及重定向输入输出流，以下是一个示例：

try {  
    ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", "-l");  
    pb.directory(new File("/path/to/directory")); // 设置工作目录  
            Map<String, String> env = pb.environment();  
    env.put("VAR_NAME", "VAR_VALUE"); // 设置环境变量  
    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 (Exception e) {  
    e.printStackTrace();  
}  

ProcessBuilder的构造函数接收一个命令列表，每个元素代表一个命令参数，这种方式可以避免命令注入的风险。redirectErrorStream(true)可以将错误流合并到标准输出流中，便于统一处理。

处理命令输出和错误

执行Linux命令时,正确处理标准输出（stdout）和错误输出（stderr）是关键，如果错误流未被及时读取，可能会导致子进程阻塞，以下是处理输出流的推荐方式：

try {  
    Process process = new ProcessBuilder("command", "arg1").start();  
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);  
    Future<String> outputFuture = executor.submit(() -> {  
        StringBuilder output = new StringBuilder();  
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {  
            String line;  
            while ((line = reader.readLine()) != null) {  
                output.append(line).append("\n");  
            }  
        }  
        return output.toString();  
    });  
    Future<String> errorFuture = executor.submit(() -> {  
        StringBuilder error = new StringBuilder();  
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()))) {  
            String line;  
            while ((line = reader.readLine()) != null) {  
                error.append(line).append("\n");  
            }  
        }  
        return error.toString();  
    });  
    String output = outputFuture.get();  
    String error = errorFuture.get();  
    int exitCode = process.waitFor();  
    System.out.println("Output:\n" + output);  
    System.out.println("Error:\n" + error);  
    System.out.println("Exit Code: " + exitCode);  
    executor.shutdown();  
} catch (Exception e) {  
    e.printStackTrace();  
}  

上述代码使用线程池分别读取标准输出和错误输出,避免因流阻塞导致程序挂起。Future.get()方法会等待线程执行完成并返回结果。

高级技巧与注意事项

超时控制

长时间运行的命令可能导致程序阻塞,可以通过Process.waitFor(timeout, unit)设置超时时间：

try {  
    Process process = Runtime.getRuntime().exec("long_running_command");  
    if (!process.waitFor(10, TimeUnit.SECONDS)) {  
        process.destroy();  
        System.out.println("Command timed out");  
    }  
} catch (Exception e) {  
    e.printStackTrace();  
}  

命令注入防护

如果命令参数来自用户输入,直接拼接字符串可能导致命令注入攻击，应避免使用Runtime.exec(command + userInput)，而是采用参数列表的方式：

// 安全方式  
ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls", userProvidedArg);  
// 危险方式  
// ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("ls " + userProvidedArg);  

特殊字符处理

如果命令中包含空格或特殊字符,需要确保参数被正确转义。ProcessBuilder的参数列表会自动处理这些问题，而字符串拼接则需要手动处理。

第三方库的辅助

虽然Java原生类可以满足基本需求,但第三方库如Apache Commons Exec提供了更简洁的API：

import org.apache.commons.exec.CommandLine;  
import org.apache.commons.exec.DefaultExecutor;  
import org.apache.commons.exec.PumpStreamHandler;  
try {  
    CommandLine cmdLine = CommandLine.parse("ls -l");  
    DefaultExecutor executor = new DefaultExecutor();  
    executor.setExitValue(0);  
    PumpStreamHandler streamHandler = new PumpStreamHandler(System.out, System.err);  
    executor.setStreamHandler(streamHandler);  
    int exitCode = executor.execute(cmdLine);  
    System.out.println("Exit Code: " + exitCode);  
} catch (Exception e) {  
    e.printStackTrace();  
}  

Apache Commons Exec简化了命令执行和流处理的逻辑，适合复杂场景。

Java执行Linux命令行的方法多种多样,从基础的Runtime和ProcessBuilder到第三方库，开发者可以根据需求选择合适的方案，关键点包括正确处理输入输出流、避免命令注入、设置超时控制以及使用线程池防止阻塞，在实际开发中，建议优先使用ProcessBuilder或第三方库，以确保代码的安全性和可维护性。