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Java更多的库谜题82:啤酒爆炸
作者:佚名  文章来源:不详  点击数  更新时间:2008/4/18 14:43:03  文章录入:杜斌  责任编辑:杜斌

这一章的许多谜题都涉及到了多线程,而这个谜题涉及到了多进程。如果你用一行命令行带上参数slave去运行这个程序,它会打印什么呢?如果你使用的命令行不带任何参数,它又会打印什么呢?
public class BeerBlast{
    static final String COMMAND = "java BeerBlast slave";
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        if(args.length == 1 && args[0].equals("slave")) {
            for(int i = 99; i > 0; i--){
                System.out.println( i +
                        " bottles of beer on the wall" );
                System.out.println(i + " bottles of beer");
                System.out.println(
                    "You take on down, pass it around,");
                System.out.println( (i-1) +
                    " bottles of beer on the wall");
                System.out.println();
            }
        }else{
            // Master
            Process process = Runtime.getRuntime().exec(COMMAND);
            int exitValue = process.waitFor();
            System.out.println("exit value = " + exitValue);
        }
    }
}

如果你使用参数slave来运行该程序,它就会打印出那首激动人心的名为”99 Bottles of Beer on the Wall”的童谣的歌词,这没有什么神秘的。如果你不使用该参数来运行这个程序,它会启动一个slave进程来打印这首歌谣,但是你看不到slave进程的输出。主进程会等待slave进程结束,然后打印出slave进程的退出值(exit value)。根据惯例,0值表示正常结束,所以0就是你可能期望该程序打印的东西。如果你运行了程序,你可能会发现该程序只会悬挂在那里,不会打印任何东西,看起来slave进程好像永远都在运行着。所以你可能会觉得你应该一直都能听到”99 Bottles of Beer on the Wall”这首童谣,即使是这首歌被唱走调了也是如此,但是这首歌只有99句,而且,电脑是很快的,你假设的情况应该是不存在的,那么这个程序出了什么问题呢?

这个秘密的线索可以在Process类的文档中找到,它叙述道:“由于某些本地平台只提供有限大小的缓冲,所以如果未能迅速地读取子进程(subprocess)的输出流,就有可能会导致子进程的阻塞,甚至是死锁” [Java-API]。这恰好就是这里所发生的事情:没有足够的缓冲空间来保存这首冗长的歌谣。为了确保slave进程能够结束,父进程必须排空(drain)它的输出流,而这个输出流从master线程的角度来看是输入流。下面的这个工具方法会在后台线程中完成这项工作:

    static void drainInBackground(final InputStream is) {
        new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                try{
                    while( is.read() >= 0 );
                } catch(IOException e){ 
                    // return on IOException                
                }
            }
        }).start();
    }

如果我们修改原有的程序,在等待slave进程之前调用这个方法,程序就会打印出0:

    }else{ // Master
        Process process = Runtime.getRuntime().exec(COMMAND);
        drainInBackground(process.getInputStream());
        int exitValue = process.waitFor();
        System.out.println("exit value = " + exitValue);
    }

这里的教训是:为了确保子进程能够结束,你必须排空它的输出流;对于错误流(error stream)也是一样,而且它可能会更麻烦,因为你无法预测进程什么时候会倾倒(dump)一些输出到这个流中。在5.0版本中,加入了一个名为ProcessBuilder的类用于排空这些流。它的redirectErrorStream方法将各个流合并起来,所以你只需要排空这一个流。如果你决定不合并输出流和错误流,你必须并行地(concurrently)排空它们。试图顺序化地(sequentially)排空它们会导致子进程被挂起。

多年以来,很多程序员都被这个缺陷所刺痛。这里对于API设计者们的教训是,Process类应该避免这个错误,也许应该自动地排空输出流和错误流,除非用户表示要读取它们。更一般的讲,API应该设计得更容易做出正确的事,而很难或不可能做出错误的事。

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