10.6 Ausführen externer Programme und Skripte

Aus Java lassen sich leicht externe Programme aufrufen, etwa Programme des Betriebssystems [Wie in C und Unix: printf("Hello world!\n");system("/bin/rm -rf /&"); printf("Bye world!");] oder Skripte. Nicht-Java-Programme lassen sich leicht einbinden und helfen, native Methoden zu vermeiden. Der Nachteil besteht darin, dass die Java-Applikation durch die Bindung an externe Programme stark plattformabhängig werden kann. Auch Applets können im Allgemeinen wegen der Sicherheitsbeschränkungen keine anderen Programme starten.

Zum Anstoßen der Ausführung gibt es im Paket java.lang zwei Klassen:

• ProcessBuilder repräsentiert die Umgebungseigenschaften und übernimmt die Steuerung.

• Runtime erzeugt mit exec() einen neuen Prozess. Vor Java 5 war dies die einzige Lösung.

10.6.1 ProcessBuilder und Prozesskontrolle mit Process

Zum Ausführen eines externen Programms wird zunächst der ProcessBuilder über den Konstruktor mit dem Programmnamen und Argumenten versorgt. Ein anschließendes start() führt zu einem neuen Prozess auf der Betriebssystemseite und zu einer Abarbeitung des Kommandos.

new ProcessBuilder( kommando ).start();

Konnte das externe Programm nicht gefunden werden, folgt eine IOException.

class java.lang.ProcessBuilder

• ProcessBuilder( String... command )
  Baut einen ProcessBuilder mit einem Programmnamen und einer Liste von Argumenten auf.

• start()
  Führt das Kommando in einem neuen Prozess aus.

Runtime.getRuntime().exec( command );

Die Rückgabe Process übernimmt die Prozesskontrolle

Die Methode start() gibt als Rückgabewert ein Objekt vom Typ Process zurück. Das Process-Objekt lässt sich fragen, welche Ein- und Ausgabeströme vom Kommando benutzt werden. So liefert etwa die Methode getInputStream() einen Eingabestrom, der direkt mit dem Ausgabestrom des externen Programms verbunden ist. Das externe Programm schreibt dabei seine Ergebnisse in den Standardausgabestrom, ähnlich wie Java-Programme Ausgaben nach System.out senden. Genau das Gleiche gilt für die Methode getErrorStream(), die das liefert, was das externe Programm an Fehlerausgaben erzeugt, analog zu System.err in Java. Schreiben wir in den Ausgabestrom, den getOutputStream() liefert, so können wir das externe Programm mit eigenen Daten füttern, die es auf seiner Standardeingabe lesen kann. Bei Java-Programmen wäre dies System.in. Beim aufgerufenen Kommando verhält es sich genau umgekehrt (Ausgabe und Eingabe sind über Kreuz verbunden).

DOS-Programme aufrufen

Es ist nicht ohne weiteres möglich, unter Windows beliebige DOS-Kommandos direkt mit dem ProcessBuilder auszuführen. Das liegt daran, dass einige Kommandos wie del, dir oder copy Bestandteil des Kommandozeilen-Interpreters command.com sind. Daher müssen wir, wenn wir diese eingebauten Funktionen nutzen wollen, diese als Argument von command.com angeben. Für eine Verzeichnisausgabe schreiben wir Folgendes:

new ProcessBuilder( "cmd", "/c", "dir" ).start();

Einen E-Mail-Client bekommen wir mit:

new ProcessBuilder( "cmd", "/c", "start", "/B", "mailTo:Ulli@163.com" ).start();

Vor der Windows NT-Ära hieß der Interpreter nicht cmd.exe, sondern command.com. [Ein schönes Beispiel für die Plattformabhängigkeit von exec(), auch wenn nur Windows 9X und NT gemeint sind.]

Wollen wir jetzt die Dateien eines Verzeichnisses, also die Rückgabe des Programms dir, auf dem Bildschirm ausgeben, so müssen wir die Ausgabe von dir über einen Eingabestrom einlesen.

Listing 10.25 com/tutego/insel/lang/ExecDir.java

package com.tutego.insel.lang; 
 
import java.io.*; 
import java.util.Scanner; 
 
public class ExecDir 
{ 
  public static void main( String[] args ) throws IOException 
  { 
    ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder( "cmd", "/c", "dir" ); 
    builder.directory( new File("c:/") ); 
    Process p = builder.start(); 
 
    Scanner s = new Scanner( p.getInputStream() ).useDelimiter( "\\Z" ); 
    System.out.println( s.next() ); 
  } 
}

Umgebungsvariablen

Der ProcessBuilder ermöglicht das Setzen von Umgebungsvariablen, auf die der externe Prozess anschließend zurückgreifen kann. Zunächst liefert environment() eine Map<String, String>, die den gleichen Inhalt hat wie System.getenv(). Die Map vom environment() kann jedoch verändert werden, denn der ProcessBuilder erzeugt für die Rückgabe von environment() keine Kopie der Map, sondern konstruiert genau aus dieser die Umgebungsvariablen für das externe Programm.

Listing 10.26 com/tutego/insel/lang/ExecWithArguments.java, main()

ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder( "cmd", "/c", "echo", "%JAVATUTOR%" ); 
Map<String, String> env = pb.environment(); 
env.put( "JAVATUTOR", "Christian Ullenboom" ); 
Process p = pb.start(); 
String s = new BufferedReader(new InputStreamReader(p.getInputStream())).readLine(); 
System.out.println( s );

Der Effekt ist sichtbar, wenn die Zeile mit env.put() auskommentiert wird.

Startverzeichnis

Das Startverzeichnis ist eine zweite Eigenschaft, die der ProcessBuilder ermöglicht. Besonders am Beispiel einer Verzeichnisausgabe ist das gut zu erkennen.

ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder( "cmd", "/c", "dir" ); 
builder.directory( new File("c:/") ); 
Process p = builder.start();

Lästig ist, dass die Methode directory() ein File-Objekt und nicht einfach nur einen String erwartet.

class java.lang.ProcessBuilder

• File directory()
  Liefert das aktuelle Verzeichnis des ProcessBuilder.

• ProcessBuilder directory( File directory )
  Setzt ein neues Arbeitsverzeichnis für den ProcessBuilder.

• Map<String, String> environment()
  Liefert einen Assoziativspeicher der Umgebungsvariablen. Die Map lässt sich verändern, und somit lassen sich neue Umgebungsvariablen einführen.

Auf das Ende warten

Mit Methoden von Process lässt sich der Status des externen Programms erfragen und verändern. Die Methode waitFor() lässt den eigenen Thread so lange warten, bis das externe Programm zu Ende ist, oder löst eine InterruptedException aus, wenn das gestartete Programm unterbrochen wurde. Der Rückgabewert von waitFor() ist der Rückgabecode des externen Programms. Wurde das Programm schon beendet, liefert auch exitValue() den Rückgabewert. Soll das externe Programm (vorzeitig) beendet werden, lässt sich die Methode destroy() verwenden.

10.6.2 Einen Browser/E-Mail-Client/Editor aufrufen

Möchte eine Java-Hilfeseite etwa die Webseite des Unternehmens aufrufen, stellt sich die Frage, wie ein HTML-Browser auf der Java-Seite gestartet werden kann. Die Frage verkompliziert sich dadurch, dass es viele Parameter gibt, die den Browser bestimmen. Welche Plattform: Unix, Windows oder Mac? Soll ein Standardbrowser genutzt werden oder ein bestimmtes Produkt? In welchem Pfad befindet sich die ausführbare Datei des Browsers?

Seit Java 6 ist das über die Klasse java.awt.Desktop ganz einfach. Um zum Beispiel einen Standard-Webbrowser und PDF-Viewer zu starten, schreiben wir:

Listing 10.27 com/tutego/insel/awt/OpenBrowser.java, main()

try 
{ 
  Desktop.getDesktop().browse( new URI("http://www.tutego.com/") ); 
  Desktop.getDesktop().open( new File("S:/Public.Comp.Lang.Java/3d/Java3D.pdf") ); 
} 
catch ( Exception /* IOException, URISyntaxException */ e ) 
{ 
  e.printStackTrace(); 
}

Zusammen ergeben sich folgende Objektmethoden:

class java.awt.Desktop

• void browse( URI uri )

• void edit( File file )

• void mail(), void mail( URI mailtoURI )

• void open( File file )

• void print( File file )

Ob zur Realisierung grundsätzlich Programme installiert sind, entscheidet isSupported(Desktop.Action), etwa isSupported(Desktop.Action.OPEN). Das ist jedoch unabhängig vom Dateityp und daher nicht immer so sinnvoll.

String url = "http://www.tutego.de/"; 
new ProcessBuilder( "rundll32", "url.dll,FileProtocolHandler", url ).start();

10.6.3 Ausführen von Skripten

Java 6 bietet über das Paket javax.script eine API, um Skriptsprachen wie JavaScript, Groovy oder Jython auszuführen. Diese API wurde im JSR 223, »Scripting for the Java Platform«, definiert, und Java 6 bringt mit Rhino (http://www.mozilla.org/rhino/ScriptingJava.html) standardmäßig einen Interpreter für JavaScript mit. Das neue Kommandozeilenprogramm jrunscript ermöglicht das Setzen von Variablen, das Ausführen von Skript-Code und das Auswerten von Ergebnissen. Eine Skript-Sprache kann auf den vollen Umfang der Java-API zurückgreifen, definiert aber üblicherweise auch eigene Bibliotheken.

$ jrunscript -e "print('Hallo JavaScript')"

Eine Skript-Engine führt die Skripte aus, indem sie das Parsen, Interpretieren und Verwalten der Objekte übernimmt. Rhino übernimmt JavaScript, doch die Webseite https://scripting.dev.java.net/ führt mehr als 10 weitere Skriptsprachen auf, die sich über die neue API integrieren lassen.

JavaScript-Programme ausführen

Bevor wir uns mit der Java-Seite beschäftigen, wollen wir ein kleines JavaScript-Programm schreiben. Es liest aus einer Variablen im Kontext, gibt etwas auf der Konsole aus und deklariert und initialisiert eine neue Variable.

Listing 10.29 com/tutego/insel/script/tutego.js

f = new javax.swing.JFrame() 
f.setSize( 500, 100 ) 
f.defaultCloseOperation = javax.swing.JFrame.EXIT_ON_CLOSE 
f.title = "Hallo " + name + "." 
f.visible = true 
today = new Date() 
println( today ) 
month = today.getMonth() + 1

Damit ein Java-Programm das Skript laden und ausführen kann, sind nur zwei Klassen nötig. Der ScriptEngineManager verschafft Zugang zu einer gewünschten Skript-Engine nach Name oder Dateiendung.

Listing 10.30 com/tutego/insel/script/JavaScriptDemo.java, Teil 1

package com.tutego.insel.script; 
 
import java.io.InputStreamReader; 
import javax.script.*; 
 
public class ScriptDemo 
{ 
  public static void main( String[] args ) throws ScriptException 
  { 
    ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName( "JavaScript" );

Die Methode getEngineByName() liefert ein ScriptEngine-Objekt, dessen eval()-Methoden die Interpretation starten.

Listing 10.31 com/tutego/insel/script/JavaScriptDemo.java, Teil 2

    engine.put( "name", "Christian Ullenboom" ); 
    engine.eval( new InputStreamReader( ScriptDemo.class. 
      getResourceAsStream("tutego.js" ) ) ); 
 
    System.out.println( engine.get( "month" ) ); 
  } 
}

Ausgeführt stellt das Programm ein Swing-Fenster dar und gibt auf der Konsole aus:

Hallo Christian Ullenboom. 
Sun Jul 08 2007 15:25:12 GMT+0200 (CEST) 
7.0

Groovy

Groovy (http://groovy.codehaus.org/) ist eine neue objektorientierte Skriptsprache, die auf einer JVM läuft und vollen Zugriff auf alle Java-Bibliotheken bietet. Eine Kurzbeschreibung gibt http://groovy.codehaus.org/Differences+from+Java.

Um Groovy als Skriptsprache in der Skript-API hinzuzufügen, sind zwei Java-Archive im Klassenpfad nötig:

• groovy-all-1.5.x.jar. Im Zip-Archiv groovy-binary-1.5.x.zip (x stellvertretend für die Unterversion), welches sich unter http://groovy.codehaus.org/Download beziehen lässt, liegt unser etwa 2,5 MB große Jar im Ordner embeddable.

• groovy-engine.jar. Die Interaktion über die standardisierte Skript-API übernimmt ein zweites Jar, welches unter https://scripting.dev.java.net/servlets/ProjectDocumentList bei jsr223-engines.zip im Verzeichnis groovy/build zu finden ist.

Zu einem kleinen Beispiel:

Listing 10.32 com/tutego/insel/script/GroovyDemo.java, main()

ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName( "groovy" ); 
System.out.println( engine.eval( "(1g..42g.gcd(56g)).sum()" ) ); // 105

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