java如何调用外部应用程序

Java 调用外部应用程序的方式有很多，包括使用Runtime.exec()方法、ProcessBuilder类、JNA（Java Native Access）以及JNI（Java Native Interface）。其中，Runtime.exec()和ProcessBuilder是最常用的方式。本文将详细介绍这些方法，并提供实用示例代码。

一、Runtime.exec()方法

Runtime.exec()是最简单直接的方法。它允许你通过Java程序执行系统命令。以下是详细的步骤和示例代码。

1.1 使用Runtime.exec()调用外部应用程序

Runtime.exec()方法可以运行系统命令，并返回一个Process对象，该对象可用于控制和管理运行的进程。以下是一个简单的示例，演示如何调用外部应用程序：

public class ExecExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 调用外部应用程序
            Process process = Runtime.getRuntime().exec("notepad.exe");
            // 等待外部应用程序完成
            process.waitFor();
            System.out.println("外部应用程序已退出");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

1.2 处理输入和输出流

在调用外部应用程序时，可能需要处理输入和输出流。以下示例展示了如何读取外部程序的输出：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
public class ExecExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 调用外部应用程序
            Process process = Runtime.getRuntime().exec("ping www.google.com");
            // 读取外部程序的输出
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
            // 等待外部应用程序完成
            process.waitFor();
            System.out.println("外部应用程序已退出");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

二、ProcessBuilder类

ProcessBuilder类提供了更灵活和强大的方式来创建和管理进程。它可以设置环境变量、工作目录以及重定向输入输出流。

2.1 使用ProcessBuilder调用外部应用程序

以下是一个简单的示例，演示如何使用ProcessBuilder调用外部应用程序：

import java.io.IOException;
public class ProcessBuilderExample {
    public static void main(String[] args) {
        ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("notepad.exe");
        try {
            // 启动外部应用程序
            Process process = processBuilder.start();
            // 等待外部应用程序完成
            process.waitFor();
            System.out.println("外部应用程序已退出");
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.2 设置环境变量和工作目录

ProcessBuilder允许你设置环境变量和工作目录。以下是一个示例：

import java.io.IOException;
import java.util.Map;
public class ProcessBuilderExample {
    public static void main(String[] args) {
        ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("cmd.exe", "/c", "echo %MY_VAR%");
        // 设置环境变量
        Map<String, String> environment = processBuilder.environment();
        environment.put("MY_VAR", "Hello World");
        // 设置工作目录
        processBuilder.directory(new java.io.File("C:/Temp"));
        try {
            // 启动外部应用程序
            Process process = processBuilder.start();
            // 读取外部程序的输出
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
            // 等待外部应用程序完成
            process.waitFor();
            System.out.println("外部应用程序已退出");
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、JNA（Java Native Access）

JNA使得Java代码可以调用本地共享库（如DLL或SO文件）中的函数，而不需要编写任何本地代码。虽然JNA主要用于调用本地库函数，但也可以用来执行系统命令。

3.1 使用JNA调用外部应用程序

以下是一个简单的示例，演示如何使用JNA调用外部应用程序：

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Platform;
public class JNAExample {
    // 定义一个接口，继承自Library
    public interface CLibrary extends Library {
        CLibrary INSTANCE = (CLibrary) Native.load(
            (Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c"), CLibrary.class);
        void system(String command);
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 使用JNA调用外部应用程序
        CLibrary.INSTANCE.system("notepad.exe");
    }
}

四、JNI（Java Native Interface）

JNI是一种框架，允许Java代码与本地应用程序和库进行交互。虽然JNI比JNA更复杂，但它提供了更高的性能和更大的灵活性。

4.1 使用JNI调用外部应用程序

以下是一个简单的示例，演示如何使用JNI调用外部应用程序。首先，需要创建一个本地库：

native.c

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "JNIExample.h"
JNIEXPORT void JNICALL Java_JNIExample_executeCommand(JNIEnv *env, jobject obj, jstring command) {
    const char *cmd = (*env)->GetStringUTFChars(env, command, 0);
    system(cmd);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, command, cmd);
}

然后，创建Java代码：

JNIExample.java

public class JNIExample {
    static {
        System.loadLibrary("native");
    }
    private native void executeCommand(String command);
    public static void main(String[] args) {
        new JNIExample().executeCommand("notepad.exe");
    }
}

最后，编译并运行：

# 生成头文件 javac JNIExample.java javah JNIExample 编译C代码并生成共享库 gcc -shared -o libnative.so -I${JAVA_HOME}/include -I${JAVA_HOME}/include/linux native.c 运行Java程序 java -Djava.library.path=. JNIExample

五、总结

在Java中调用外部应用程序有多种方式，每种方式都有其优缺点：

Runtime.exec()：简单直接，但功能有限。
ProcessBuilder：更灵活，适合复杂的需求。
JNA：允许调用本地库函数，简单易用。
JNI：性能高，灵活性大，但复杂度较高。

根据具体需求选择合适的方法，可以有效提高Java程序的功能和性能。