为什么 Runtime.exec(String) 对某些但不是所有命令都有效？

Question

当我尝试运行Runtime.exec(String) 时，某些命令可以工作，而其他命令会执行但失败或执行与我的终端不同的操作。下面是一个独立的测试用例来演示效果：

public class ExecTest {
  static void exec(String cmd) throws Exception {
    Process p = Runtime.getRuntime().exec(cmd);

    int i;
    while( (i=p.getInputStream().read()) != -1) {
      System.out.write(i);
    }
    while( (i=p.getErrorStream().read()) != -1) {
      System.err.write(i);
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    System.out.print("Runtime.exec: ");
    String cmd = new java.util.Scanner(System.in).nextLine();
    exec(cmd);
  }
}

如果我将命令替换为echo hello world，该示例效果很好，但对于其他命令——尤其是那些涉及带有空格的文件名的命令——即使该命令显然正在执行，我也会收到错误：

myshell$ javac ExecTest.java && java ExecTest
Runtime.exec: ls -l 'My File.txt'
ls: cannot access 'My: No such file or directory
ls: cannot access File.txt': No such file or directory

同时，复制粘贴到我的 shell：

myshell$ ls -l 'My File.txt'
-rw-r--r-- 1 me me 4 Aug  2 11:44 My File.txt

为什么会有差异？它什么时候工作，什么时候失败？如何使它适用于所有命令？

Answer 1

为什么有些命令会失败？

发生这种情况是因为传递给 Runtime.exec(String) 的命令未在 shell 中执行。 shell 为程序执行了很多常见的支持服务，当 shell 不在身边时，命令将失败。

命令什么时候失败？

只要依赖于 shell 功能，命令就会失败。 shell 做了很多我们通常不会想到的常见、有用的事情：

1. shell 在引号和空格上正确拆分

   这确保"My File.txt" 中的文件名保持为单个参数。

   Runtime.exec(String) 天真地分割空格并将其作为两个单独的文件名传递。这显然失败了。

2. shell 扩展 glob/通配符

   当您运行ls *.doc 时，shell 会将其重写为ls letter.doc notes.doc。

   Runtime.exec(String) 没有，它只是将它们作为参数传递。

   ls 不知道* 是什么，所以命令失败。

3. shell 管理管道和重定向。

   当您运行ls mydir > output.txt 时，shell 会打开“output.txt”用于命令输出并将其从命令行中删除，并给出ls mydir。

   Runtime.exec(String) 没有。它只是将它们作为参数传递。

   ls 不知道> 是什么意思，所以命令失败。

4. shell 扩展变量和命令

   当您运行ls "$HOME" 或ls "$(pwd)" 时，shell 会将其重写为ls /home/myuser。

   Runtime.exec(String) 没有，它只是将它们作为参数传递。

   ls 不知道$ 是什么意思，所以命令失败。

你能做些什么呢？

有两种方法可以执行任意复杂的命令：

简单而草率：委托给外壳。

您可以只使用Runtime.exec(String[])（注意数组参数）并将您的命令直接传递给可以完成所有繁重工作的shell：

// Simple, sloppy fix. May have security and robustness implications
String myFile = "some filename.txt";
String myCommand = "cp -R '" + myFile + "' $HOME 2> errorlog";
Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "bash", "-c", myCommand });

安全可靠：承担外壳的职责。

这不是一个可以机械应用的修复程序，但需要了解 Unix 执行模型、shell 的作用以及如何做到这一点。但是，您可以通过去掉外壳来获得可靠、安全和健壮的解决方案。 ProcessBuilder 促成了这一点。

上一个示例中需要有人处理 1. 引号、2. 变量和 3. 重定向的命令可以写成：

String myFile = "some filename.txt";
ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder(
    "cp", "-R", myFile,        // We handle word splitting
       System.getenv("HOME")); // We handle variables
builder.redirectError(         // We set up redirections
    ProcessBuilder.Redirect.to(new File("errorlog")));
builder.start();