# JAVA Process 使用教程

本教程通过 3 个可运行的示例，讲解 `ProcessBuilder` / `Process` 的核心用法。所有示例都以
`src/main/resources/code/` 下的 `.java` 程序作为子进程，先编译再运行。
每个**案例点**由独立的 `static` method 演示，在 `main()` 中依次调用。

## 运行示例

```bash
mvn -q compile
java -cp "target/classes:$(mvn -q dependency:build-classpath -Dmdep.outputFile=/dev/stdout | tail -1)" space.anyi.process.<类名>
```

各示例声明了 `static Logger`（slf4j），手工执行时 classpath 必须带上 logback/slf4j 依赖，
否则报 `NoClassDefFoundError: org/slf4j/LoggerFactory`。

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## 一、通过 ProcessBuilder 构建 Process —— `QuickStart`

案例点：`buildProcess()`（示例类：`space.anyi.process.QuickStart`）

```java
// 1. 构建命令并启动子进程：可执行文件绝对路径 + Main 类名，directory() 指定工作目录
Process process = new ProcessBuilder(Jdk.java(), "-Dfile.encoding=UTF-8", "Main")
        .directory(workDir)
        .start();

// 2. 读取子进程的标准输出
new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8))
        .lines()
        .forEach(line -> log.info("子进程标准输出: {}", line));

// 3. 等待子进程结束，返回退出状态码
int exitStatus = process.waitFor();
```

要点：
- 命令以**字符串列表**传给构造器，`start()` 在子进程中执行该命令；可执行文件用
  `System.getProperty("java.home")` 拼出的**绝对路径**（子进程的 PATH 常常没有 JDK 的 bin 目录，裸写 `javac`/`java` 会报 `error=2`）。
- 必须先编译子进程程序：公共类 `Jdk.compileFixture(workDir)` 会用绝对路径的 `javac` 编译工作目录下的 `Main.java`。

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## 二、获取 Process 的输入和输出 —— `ProcessIOExample`

案例点：`standardOutput()` / `standardError()` / `standardInput()`（示例类：`space.anyi.process.ProcessIOExample`）

子进程（`code/io/Main.java`）启动时打印一行 stdout，从标准输入逐行读取并回显，读到 EOF 后向标准错误打印统计信息。三个案例点：

- `standardOutput()`：启动子进程、后台读 `getInputStream()`，看到启动横幅即标准输出 ✓
- `standardError()`：关闭 stdin 后读 `getErrorStream()`，看到 EOF 统计行即错误输出 ✓
- `standardInput()`：向 `getOutputStream()` 写两行，子进程回显到 stdout ✓

```java
// 标准输出、标准错误分别在后台线程读取，避免阻塞主线程、也避免管道写满导致子进程卡死
Thread stdoutDrain = drain("stdout", process.getInputStream());
Thread stderrDrain = drain("stderr", process.getErrorStream());

// 向子进程标准输入写入数据；关闭输入流即表示 EOF
try (OutputStream stdin = process.getOutputStream()) {
    stdin.write("第一行输入\r\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    stdin.write("第二行输入\r\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
}
```

对应关系：

| 子进程侧            | 主进程侧 API                          | 说明 |
|---------------------|---------------------------------------|------|
| 标准输入 (stdin)    | `process.getOutputStream()`           | 主进程向该流写入，即子进程的输入 |
| 标准输出 (stdout)   | `process.getInputStream()`            | 子进程 `println` 的内容 |
| 标准错误 (stderr)   | `process.getErrorStream()`            | 子进程 `err.println` 的内容 |

要点：
- **标准输出/错误要用后台线程读取**。`BufferedReader(...).lines().forEach(...)` 是同步阻塞的，
  会一直读到 EOF 为止，而 EOF 只有在子进程**退出**时才出现——在限时 `waitFor` 之前这样读，
  会把主线程钉住整个子进程生命周期，静默破坏超时语义（本仓库的踩坑点）。
- 若不读子进程输出且输出量超过管道缓冲区（Linux 约 64KB），子进程会因管道写满而阻塞、永不退出。
  后台异步读取 + 超时后 `destroy()` 的设计可以兜住这种情况。
- 想合并 stdout/stderr 时调用 `processBuilder.redirectErrorStream(true)`，两条流合到 `getInputStream()`。

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## 三、获取 Process 执行的状态码 —— `ExecuteStatusExample`

案例点：`blockingWaitFor()` / `timedWaitFor()`（示例类：`space.anyi.process.ExecuteStatusExample`）

子进程（`code/executeStatus/Main.java`）睡眠 10 秒后退出，用来对比两种获取退出码的方式：

```java
// 方式一：阻塞式，一直等到子进程结束，返回退出码（0 正常，非 0 异常）
int exitValue = process.waitFor();

// 方式二：限时等待，返回 boolean（超时时间内是否退出），不是退出码
boolean flag = process.waitFor(2, TimeUnit.SECONDS);
if (!flag) {
    process.destroy();   // 超时后子进程仍存活，先发终止信号
    process.waitFor();   // 再阻塞等待它真正结束
}
int exitCode = process.exitValue();  // 被信号终止时通常为 143（SIGTERM）
```

要点：
- `waitFor()` 无参：返回 `int` 退出码。
- `waitFor(long timeout, TimeUnit unit)`：返回 `boolean`。超时返回 `false` 时子进程**仍然存活**，
  此时调用 `process.exitValue()` 会抛 `IllegalThreadStateException`；必须先 `destroy()` + 阻塞
  `waitFor()` 才能读取退出码。
- `process.destroy()` 在 Linux 上发送 SIGTERM，属于优雅终止；可用 `destroyForcibly()` 直接 SIGKILL。

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## 四、Process 的核心对象及专属 API 详解

### ProcessBuilder

作用：**描述“如何启动一个进程”**，配置完成后调用 `start()` 生成 `Process`。

| 方法 | 参数 | 返回 | 说明 |
|---|---|---|---|
| `ProcessBuilder(List<String> command)` | 命令及参数的字符串列表 | — | 构建器 |
| `ProcessBuilder(List<String>)` / `List<String> command()` 变体 | 命令列表/单个命令+参数数组 | 构建器自身 | 设置或读取命令 |
| `directory(File dir)` | 子进程工作目录 | 构建器自身 | 不设置则继承父进程目录 |
| `environment()` | 无 | `Map<String,String>` | 返回可变的子进程环境变量视图（增删改影响子进程） |
| `redirectInput/Output/Error(File)` | 文件 | 构建器自身 | 把子进程标准流重定向到文件 |
| `redirectErrorStream(boolean)` | 是否合并 stderr 到 stdout | 构建器自身 | `true` 时子进程 stderr 写入 stdout 管道 |
| `start()` | 无 | `Process` | 启动子进程；目录不存在/命令找不到抛 `IOException` |

> 环境变量示例见 `ProcessBuilderExample`：`processBuilder.environment()` 与 `System.getenv()`
> 内容一致，向返回的 Map 里 `put` 即可为子进程注入环境变量。

### Process

作用：**表示一个已启动的子进程**，负责等待结束、读取退出码、与进程交互、销毁进程。

| 方法 | 参数 | 返回 | 说明 |
|---|---|---|---|
| `getOutputStream()` | 无 | `OutputStream` | 子进程的**标准输入** |
| `getInputStream()` | 无 | `InputStream` | 子进程的**标准输出** |
| `getErrorStream()` | 无 | `InputStream` | 子进程的**标准错误** |
| `waitFor()` | 无 | `int` | 阻塞直到子进程结束，返回退出码 |
| `waitFor(long, TimeUnit)` | 等待时长、单位 | `boolean` | 限时等待；超时未退出返回 `false` |
| `exitValue()` | 无 | `int` | 退出码；进程未结束调用抛 `IllegalThreadStateException` |
| `destroy()` | 无 | 无 | 终止进程（Linux 为 SIGTERM，优雅） |
| `destroyForcibly()` | 无 | `Process` | 强制终止（Linux 为 SIGKILL） |
| `isAlive()` | 无 | `boolean` | 进程是否仍在运行 |
| `onExit()` | 无 | `CompletableFuture<Process>` | 进程结束时自动完成 |

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## 常见踩坑小结

1. 编译/运行子进程的 `javac`、`java` 用 `java.home` 的**绝对路径**，不要裸写命令名。
2. `user.dir` 相对的工作目录要跟 `src/main/resources/code/` 下的夹具目录保持一致，否则 `error=2`。
3. 同步 `lines().forEach(...)` 读子进程输出会阻塞到子进程退出，限时 `waitFor` 前要在后台线程读取。
4. `waitFor(timeout, unit)` 返回 boolean；超时后取退出码要 `destroy() + waitFor()` 再 `exitValue()`。