多進程的概念
- 一個JVM進程對應一個JAVA程序
- Java編寫程序都運行在在Java虛擬機(JVM)中，在JVM的內部，程序的多任務是通過線程來實現的。每用java命令啓動一個java應用程序，就會啓動一個JVM進程。在同一個JVM進程中，有且只有一個進程，就是它自己。在這個JVM環境中，所有程序代碼的運行都是以線程來運行。
java創建多進程的方法有下面兩種
- 法一：
- Runtime rt = Runtime.getRuntime();
- Process process = rt.exec("java com.test.process.MyClass");
- 法二：
- ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder(myXXcommand,myXXobject);
- Process p = pb.start();
- 注意：
- 建議使用法二進行創建，因爲相對於法一這裏提供了更多的可以設置的東西，如環境變量，工作目錄等；
- 關於創建ProcessBuilder對象是所使用的字符串command的含義：
- command指令其實就是指在當前操作系統中如何啓動一個應用的指令；比如下面的指令
String myQQcommand = "E:\\Program Files (x86)\\Tencent\\QQ\\Bin\\QQ.exe"; //啓動windows下面的qq程序 String myNotePadcommand = "E:\\Program Files\\Notepad++\\notepad++.exe"; //啓動windows下的notepad程序 String myNotePadobject= "C:\\Users\\evan\\Desktop\\files.txt";//notepad程序用於打開的應用 String myJavacommand = "java";//運行java指令 String myJavaobject = "com.test.process.MyClass";//指定Java運行的類對象
- 環境：是從變量到值的依賴於系統的映射。初始值是當前進程環境的一個副本（請參閱 System.getenv()）。
- 工作目錄：默認值是當前進程的當前工作目錄，通常根據系統屬性 user.dir 來命名。
- redirectErrorStream 屬性：最初，此屬性爲 false，意思是子進程的標準輸出和錯誤輸出被髮送給兩個獨立的流，這些流可以通過 Process.getInputStream() 和 Process.getErrorStream() 方法來訪問。如果將值設置爲 true，標準錯誤將與標準輸出合併。這使得關聯錯誤消息和相應的輸出變得更容易。在此情況下，合併的數據可從 Process.getInputStream() 返回的流讀取，而從 Process.getErrorStream() 返回的流讀取將直接到達文件尾
- 進程間通信的方法有：
- 管道( pipe )：管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單向流動，而且只能在具有親緣關係的進程間使用。進程的親緣關係通常是指父子進程關係。
- 套接字( socket ) ： 套接字也是一種進程間通信機制，與其他通信機制不同的是，它可用於不同及其間的進程通信。
- 父進程實現：
ServerSocket s = new ServerSocket(int port)； Socket incoming = s.accept(); InputStream inStream = incoming.getInputStream(); OutputStream outStream = incoming.getOutputStream(); ...//讀取操作,一般還會對InputStream和OutputStream分別用Scanner和PrintWriter進行一下包裝 incoming.close();
- 子進程實現
Socket s = new Socket("127.0.0.1"",port); InputStream inStream = s.getInputStream(); OutputStream outStream = s.getOutputStream(); ....//讀取操作,一般還會對InputStream和OutputStream分別用Scanner和PrintWriter進行一下包裝
- 父進程實現：
- 共享內存( shared memory ) ：共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存，這段共享內存由一個進程創建，但多個進程都可以訪問。共享內存是最快的 IPC 方式，它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設計的。它往往與其他通信機制，如信號量，配合使用，來實現進程間的同步和通信。
- 信號量( semophore ) ： 信號量是一個計數器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。它常作爲一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時，其他進程也訪問該資源。因此，主要作爲進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段。
- 消息隊列( message queue ) ： 消息隊列是由消息的鏈表，存放在內核中並由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節流以及緩衝區大小受限等缺點。
- 信號 ( sinal ) ： 信號是一種比較複雜的通信方式，用於通知接收進程某個事件已經發生。
- 管道方式（JAVA多進程間使用最簡單）
- 父進程獲取子進程輸出流方式
BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(p.getInputStream()); //p是前面創建的子進程 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); String s; while ((s = br.readLine()) != null) { System.out.println(s); }
- 父進程獲取子進程輸入流方式
- OutputStream ops = p.getOutputStream();
- ops.write(b);
- 子進程獲取父進程輸入輸出流方式
- 子進程通過System.in得到的數據並不是從控制檯輸入的數據，而是父進程通過一個outputStream寫入的數據；
- 子進程通過System.out輸出的數據並不是輸出到控制檯，而是被父進程通過一個intputStream讀取；
package com.test.process; import java.io.BufferedReader; import java.io.IOException; import java.io.InputStreamReader; public class T3 { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("子進程被調用成功!"); BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); while (true) { String strLine = bfr.readLine(); if (strLine != null) { System.out.println("hi:" + strLine); } } } }
- 管道通信方式總結如下：
- 父進程通過Process.getOutputStream()和Process.getInputStream()來獲得子進程的輸入輸出流；
- 子進程通過System.in、System.out來獲取父進程的輸入輸出流；
- 父進程獲取子進程輸出流方式
父進程測試類:
package com.test.process.pipe;
import java.io.IOException;
public class ProcessTest {
static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
Process p = Runtime.getRuntime().exec("java com.test.process.pipe.MyTest");
StringBuilder sbuilder = new StringBuilder();
for(int k=0;k<1;k++){
sbuilder.append("hello");
}
int outSize = 1;
TestOut out[] = new TestOut[outSize];
for(int i=0;i<outSize;i++){
out[i] = new TestOut(p,sbuilder.toString().getBytes());
new Thread(out[i]).start();
}
int inSize = 1;
TestIn in[] = new TestIn[inSize];
for(int j=0;j<inSize;j++){
in[j] = new TestIn(p);
new Thread(in[j]).start();
}
}
} 子進程測試類
package com.test.process.pipe;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
public class MyTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//讀取父進程輸入流
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true) {
String strLine = bfr.readLine();
if (strLine != null) {
System.out.println(strLine);//這個地方的輸出在子進程控制檯是無法輸出的，只可以在父進程獲取子進程的輸出
}else {
return;
}
}
}
}
TestIn類
package com.test.process.pipe;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
public class TestIn implements Runnable{
private Process p = null;
public TestIn(Process process){
p = process;
}
@Override
public void run() {
try {
InputStream in = p.getInputStream();
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
String rd = bfr.readLine();
if(rd != null){
System.out.println(rd);//輸出子進程返回信息(即子進程中的System.out.println()內容)
}else{
return;
}
//注意這個地方，如果關閉流則子進程的返回信息無法獲取
//bfr.close();
//in.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
TestOut類
package com.test.process.pipe;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
public class TestOut implements Runnable {
private Process p = null;
private byte []b = null;
public TestOut(Process process,byte byt[]){
p = process;
b = byt;
}
@Override
public void run() {
try {
OutputStream ops = p.getOutputStream();
//System.out.println("out--"+b.length);
ops.write(b);
//注意這個地方如果關閉，則父進程只可以給子進程發送一次信息，如果這個地方開啓close()則父進程給子進程不管發送大小多大的數據，子進程都可以返回
//如果這個地方close()不開啓，則父進程給子進程發送數據累加到8192子進程才返回。
//ops.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
備註：
1、子進程的輸出內容是無法在控制檯輸出的，只能再父類中獲取並輸出。2、父進程往子進程寫內容時如果關閉字節流，則子進程的輸入流同時關閉。
3、如果父進程中輸入、輸出流都不關閉，子進程獲取的字節流在達到8129byte時才返回。
4、關閉子進程一定要在父進程中關閉 p.destroy()
Test1：
/**
*如下另一種情況說明
*如果像如下情況執行會出現說明情況呢
*前提說明：TestOut類中開啓ops.close();
*/
package com.test.process.pipe;
import java.io.IOException;
public class ProcessTest {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
Process p = Runtime.getRuntime().exec("java com.test.process.pipe.MyTest");
TestOut out = new TestOut(p,"Hello everyone".getBytes());
new Thread(out).start();
TestIn ti = new TestIn(p);
new Thread(ti).start();
Thread.sleep(3000);
TestOut out2 = new TestOut(p,"-Hello-everyone".getBytes());
new Thread(out2).start();
TestIn ti2 = new TestIn(p);
new Thread(ti2).start();
}
執行後輸出結果爲: Hello everyone
java.io.IOException: Stream closed
at java.io.BufferedInputStream.getBufIfOpen(BufferedInputStream.java:145
)
at java.io.BufferedInputStream.read(BufferedInputStream.java:308)
at sun.nio.cs.StreamDecoder.readBytes(StreamDecoder.java:264)
at sun.nio.cs.StreamDecoder.implRead(StreamDecoder.java:306)
at sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:158)
at java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:167)
at java.io.BufferedReader.fill(BufferedReader.java:136)
at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:299)
at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:362)
at com.test.process.pipe.TestIn.run(TestIn.java:20)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)
由此可見當創建一個子進程後，p.getOutputStream();p.getInputStream();通過兩種方式使父進程與子進程建立管道連接，而當close()連接時管道關閉，再通過調用p.getOutputStream();p.getInputStream();時直接出現IOException，結論爲當父子進程建立連接後，通過管道長連接的方式進程信息傳輸，當close時在通過獲取子進程的輸入輸出流 都會出現IOException；
Test2
對Test1中代碼部分進行了修改
package com.test.process.pipe;
import java.io.IOException;
public class ProcessTest {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
Process p = Runtime.getRuntime().exec("java com.test.process.pipe.MyTest");
TestOut out = new TestOut(p,"Hello everyone".getBytes());
new Thread(out).start();
TestIn ti = new TestIn(p);
new Thread(ti).start();
Process p2 = Runtime.getRuntime().exec("java com.test.process.pipe.MyTest");
TestOut out2 = new TestOut(p2,"-Hello-everyone".getBytes());
new Thread(out2).start();
TestIn ti2 = new TestIn(p2);
new Thread(ti2).start();
}
輸出結果： Hello everyone -Hello-everyone綜上可見每個父進程創建一個子進程後，通過p.getOutputStream();p.getInputStream();建立管道連接後，無法關閉流，如果關閉了則需要重新建立進程纔可以達到通信的效果。 如果不關閉流，則傳輸的字符內容累加到8192byte時纔可以返回。
關於這裏說的8192，參考如下源碼可知：
BufferedReader類中
private static int defaultCharBufferSize = 8192;//默認字符數組長度
reference：