Java的系统调用

Java提供了系统调用的功能，

如果，一套程序要部署在不同操作系统上运行，这就要求我们，针对不同操作系统完成不同的系统调用。

下面，针对命令行模式的系统调用，编写了一些代码。

注意，并发调用的时候，不要太多，最好不要超过是个并发，否则系统运行缓慢。

并且实现的Ping命令在三个不同操作系统上面的系统调用。

 

首先，介绍两个依赖的接口，一个用于处理程序抛出的异常，一个用于记录程序日志。

package houlei.util;/** *异常处理器，可以处理“异常”和“错误”。 */public interface ExceptionHandler {/** * 该方法完成异常处理的过程 * @param t 程序抛出的“异常”和“错误” */void handle(Throwable t);}

package houlei.util;/** *日志处理器，用于处理程序中需要记录的日志。 */public interface LogHandler {void debug(String msg);void debug(String msg,Throwable t);void error(String msg);void error(String msg,Throwable t);void info(String msg);void info(String msg,Throwable t);}

由于个人习惯，编程时，很少将异常抛出，而是在不影响程序正常功能的情况，记录日志。

上述两个接口的实现类，如下：（为节省空间，已经折叠）

package houlei.util;public class DefaultExceptionHandler implements ExceptionHandler {public void handle(Throwable t) {t.printStackTrace();}}

package houlei.util;import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Date;public class DefaultLogHandler implements LogHandler {private static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.S");public DefaultLogHandler(Class<? extends Object> clazz){}private void log(String msg){System.out.println(sdf.format(new Date())+msg);}private void log(String msg, Throwable t){synchronized (System.out) {System.out.println(sdf.format(new Date())+msg);t.printStackTrace(System.out);}}public void debug(String msg) {log(msg);}public void debug(String msg, Throwable t) {log(msg,t);}public void error(String msg) {System.err.println(sdf.format(new Date())+msg);}public void error(String msg, Throwable t) {synchronized (System.err) {System.err.println(sdf.format(new Date())+msg);t.printStackTrace(System.err);}}public void info(String msg) {log(msg);}public void info(String msg, Throwable t) {log(msg,t);}}

 

其次，介绍大体的设计思路。

命令行形式的系统调用，应该可以分成三个部分：

1.针对不同系统，产生不同格式的命令。

2.针对不同格式命令，产生不同的结果处理流程。

3.要有一个统一的处理过程。

根据上述思路，产生三个接口：

package houlei.util.syscall;/** *系统调用命令对象的工厂接口类。该接口实现针对不同的操作系统产生不同的命令对象。 */public interface CommandFactory {/**获得命令对象 * @param osName 操作系统的名称 * @return 返回针对操作系统的命令对象 * @throws CommandException 无法产生命令对象时，抛出该异常 */public Command getCommand(String osName) throws CommandException;}

package houlei.util.syscall;/** *针对不同的命令，产生不同的行处理类。 */public interface LineFilterFactory {/** * 获得 系统调用结果的行过滤器对象 * @param command 命令对象 * @return 过滤器对象 */public LineFilter getLineFilter(Command command);}

package houlei.util.syscall;import houlei.util.ExceptionHandler;/** *命令处理器。该接口可以处理命令行形式的系统调用。 */public interface CommandExecutor {/** * 处理命令行。 * @param command 等待调用的命令行 * @param filter 处理调用结果的每一行，直到成功为止。 * @param handler 异常处理器，处理调用过程中抛出的异常。 * @return 当调用结果的某一行被<code>filter</code>处理成功时，返回<code>true</code>。 */public boolean execute(Command command,LineFilter filter,ExceptionHandler handler);}

命令行形式的系统调用，一般，都会有结果显示给用户，基于这种情况，我们可以分析结果的每一行，来判断命令是否执行成功。

由于整体的处理过程是相同的，所以，编写了一个默认的CommandExecutor实现类。

package houlei.util.syscall;import houlei.util.ExceptionHandler;import java.util.Scanner;public class DefaultCommandExecutor implements CommandExecutor {public boolean execute(Command command, LineFilter filter, ExceptionHandler handler) {try{Process pro = Runtime.getRuntime().exec(command.toCommandLine());Scanner sc = new Scanner(pro.getInputStream());while(sc.hasNextLine()){String line = sc.nextLine();if(filter.doFilter(line)){sc.close();pro.destroy();return true;}}}catch (Exception e) {handler.handle(e);}return false;}}

当然，还要介绍几个与上述代码有依赖关系的类。

package houlei.util.syscall;/** * 系统调用的命令。通过该接口，可以得到所要调用的命令。 */public interface Command {/** * 返回命令行的信息 * @return 返回命令行的信息 */public abstract String toCommandLine();}

package houlei.util.syscall;/** *命令执行结果的过滤器。通过分析系统调用结果的每一行信息，来处理调用结果。 */public interface LineFilter {/** * 根据命令的执行结果，每一行调用该方法，进行处理。 * @param line 执行命令后，结果的行内容。 * @return 当处理的行满足条件时返回true，从而终止处理过程。 */public boolean doFilter(String line);}

package houlei.util.syscall;public class CommandException extends Exception {private static final long serialVersionUID = 1899369274928610152L;public CommandException() {super();}public CommandException(String message, Throwable cause) {super(message, cause);}public CommandException(String message) {super(message);}public CommandException(Throwable cause) {super(cause);}}

第三，介绍Ping命令的编程实现。

由于前面介绍的三个部分当中，第三个部分已经有默认的实现。

所以，只需要完成其他两个部分的编码即可。

1.针对不同操作系统，产生不同格式的系统调用命令。

package houlei.util.syscall.ping;import java.util.Collections;import java.util.HashMap;import java.util.Map;import houlei.util.syscall.Command;import houlei.util.syscall.CommandException;import houlei.util.syscall.CommandFactory;import houlei.util.syscall.ping.ext.AixPingCommand;import houlei.util.syscall.ping.ext.LinuxPingCommand;import houlei.util.syscall.ping.ext.WindowsPingCommand;public class PingCommandFactory implements CommandFactory {/** * 用于精确匹配的处理类映射。现无数据，可根据实际情况添加。 */private final Map<String,Class<? extends PingCommand>> commands = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,Class<? extends PingCommand>>());/** * 用于模糊匹配的处理类映射。现只有三个映射，分别实现AIX、Linux、Windows三个系统与处理类的映射。 */private final Map<String,Class<? extends PingCommand>> matchedCommands = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,Class<? extends PingCommand>>());public PingCommandFactory(){init();}private void init() {/** 初始化映射关系 */registMatchedCommand("AIX", AixPingCommand.class);registMatchedCommand("LINUX", LinuxPingCommand.class);registMatchedCommand("WIN", WindowsPingCommand.class);}/**注册精确匹配的命令实现类 * @param osName 系统名称 * @param clazz 命令实现类 */public void registCommand(String osName,Class<? extends PingCommand> clazz){commands.put(osName, clazz);}/**删除精确匹配的命令实现类 * @param osName 系统名称 * @return 已删除的对象 */public Class<? extends PingCommand> removeCommand(String osName){return commands.remove(osName);}/**注册模糊匹配的命令实现类 * @param osName 系统名称 * @param clazz 命令实现类 */public void registMatchedCommand(String osName,Class<? extends PingCommand> clazz){matchedCommands.put(osName, clazz);}/**删除模糊匹配的命令实现类 * @param osName 系统名称 * @return 已删除的对象 */public Class<? extends PingCommand> removeMatchedCommand(String osName){return matchedCommands.remove(osName);}/* (non-Javadoc) * @see houlei.util.syscall.CommandFactory#getCommand(java.lang.String) */public Command getCommand(String osName) throws CommandException {Class<? extends PingCommand> cmd = commands.get(osName);if(null==null){synchronized (matchedCommands) {for(String os : matchedCommands.keySet()){if(osName.toUpperCase().contains(os)){cmd = matchedCommands.get(os);break;}}}}if(null==cmd){throw new CommandException("Not support system : "+osName);}try {return cmd.newInstance();} catch (Exception e) {throw new CommandException("Can not create instance of "+cmd.getName()+" and system is "+osName);} }}

2.针对不同格式的命令，产生不同的处理过程。

根据实际情况，针对三个操作系统，ping命令成功的结果中都有“ TTL= ”字符串，

所以，工厂类产生一种Filter即可。

package houlei.util.syscall.ping;import houlei.util.syscall.Command;import houlei.util.syscall.LineFilter;import houlei.util.syscall.LineFilterFactory;public class PingLineFilterFactory implements LineFilterFactory {public LineFilter getLineFilter(Command command) {return new PingLineFilter();}}

如果没看懂上面的解释，请看工厂类产生的产品代码。

package houlei.util.syscall.ping;import houlei.util.DefaultLogHandler;import houlei.util.LogHandler;import houlei.util.syscall.LineFilter;public class PingLineFilter implements LineFilter {private static final LogHandler DefaultLogger = new DefaultLogHandler(PingLineFilter.class);private LogHandler logger = DefaultLogger;public PingLineFilter() {super();}public PingLineFilter(LogHandler logger) {super();this.logger = logger;}public boolean doFilter(String line) {if(line.length()<=0)return false;logger.debug("PingResultLine:/t"+line);if(line.toUpperCase().contains("TTL=")){return true;}return false;}public LogHandler getLogger() {return logger;}public void setLogger(LogHandler logger) {this.logger = logger;}}

之后是关于Ping命令的一些代码。

package houlei.util.syscall.ping;import houlei.util.syscall.Command;/** *Ping命令的接口类，用于设置Ping命令的参数，和，形成命令行信息。 */public interface PingCommand extends Command{/** * 命令字 */public final String CommandWord = "ping";/** * 获得命令字 * @return 返回命令字 */public String getCommandWord();/** * 发送数据包的个数 * @return 发送数据包的个数 */public int getPackageCount();/** * 设置发送探测数据包的个数 * @param packageCount 发送探测数据包的个数 * @return */public PingCommand setPackageCount(int packageCount);/** * 探测数据包的大小 * @return 探测数据包的大小 */public int getPackageSize();/** * 设置探测数据包的大小 * @param packageSize 探测数据包的大小 * @return */public PingCommand setPackageSize(int packageSize);/** * 等待超时（单位：秒） * @return 等待超时（单位：秒） */public int getTimeOut();/** * 设置等待超时（单位：秒） * @param timeOut 等待超时（单位：秒） * @return */public PingCommand setTimeOut(int timeOut);/** * 待探测的主机 * @return 待探测的主机 */public String getHost();/** * 设置待探测的主机 * @param host 待探测的主机 * @return */public PingCommand setHost(String host);}

package houlei.util.syscall.ping;public abstract class AbstractPingCommand implements PingCommand{protected int packageCount=-1;protected int packageSize=-1;protected int timeOut=-1;protected String host=null;public String getCommandWord() {return CommandWord;}public int getPackageCount() {return packageCount;}public PingCommand setPackageCount(int packageCount) {this.packageCount = packageCount;return this;}public int getPackageSize() {return packageSize;}public PingCommand setPackageSize(int packageSize) {this.packageSize = packageSize;return this;}public int getTimeOut() {return timeOut;}public PingCommand setTimeOut(int timeOut) {this.timeOut = timeOut;return this;}public String getHost() {return host;}public PingCommand setHost(String host) {this.host = host;return this;}}

下面是三个系统的系统命令（折叠了两个，展开了一个）

package houlei.util.syscall.ping.ext;import houlei.util.syscall.ping.AbstractPingCommand;public class AixPingCommand extends AbstractPingCommand{public String toCommandLine() {StringBuilder buff = new StringBuilder();buff.append(CommandWord);if(packageCount>0){buff.append(" -c ").append(packageCount);}if(packageSize>0){buff.append(" -l ").append(packageSize);}if(timeOut>0){buff.append(" -w ").append(timeOut);}if(null==host){throw new IllegalArgumentException("The args named host must be not null.");}buff.append(' ').append(host);return buff.toString();}}

package houlei.util.syscall.ping.ext;import houlei.util.syscall.ping.AbstractPingCommand;public class LinuxPingCommand extends AbstractPingCommand {public String toCommandLine() {StringBuilder buff = new StringBuilder();buff.append(CommandWord);if(packageCount>0){buff.append(" -c ").append(packageCount);}if(packageSize>0){buff.append(" -s ").append(packageSize);}if(timeOut>0){buff.append(" -W ").append(timeOut);}if(null==host){throw new IllegalArgumentException("The args named host must be not null.");}buff.append(' ').append(host);return buff.toString();}}

package houlei.util.syscall.ping.ext;import houlei.util.syscall.ping.AbstractPingCommand;public class WindowsPingCommand extends AbstractPingCommand {public String toCommandLine() {StringBuilder buff = new StringBuilder();buff.append(CommandWord);if(packageCount>0){buff.append(" -n ").append(packageCount);}if(packageSize>0){buff.append(" -l ").append(packageSize);}if(timeOut>0){buff.append(" -w ").append(timeOut*1000);}if(null==host){throw new IllegalArgumentException("The args named host must be not null.");}buff.append(' ').append(host);return buff.toString();}}

最后，为代码的使用者，提供一个门面类，方便使用。

package houlei.util.syscall.ping;import houlei.util.DefaultLogHandler;import houlei.util.ExceptionHandler;import houlei.util.LogHandler;import houlei.util.syscall.CommandException;import houlei.util.syscall.CommandExecutor;import houlei.util.syscall.CommandFactory;import houlei.util.syscall.DefaultCommandExecutor;import houlei.util.syscall.LineFilter;import houlei.util.syscall.LineFilterFactory;/** *关于Ping命令的工具类。采用调用系统ping命令的方式实现网络路径探测。 */public class PingFacade {/** * 操作系统的名称 */public static final String OSName = System.getProperty("os.name");private static final LineFilterFactory DefaultLineFilterFactory = new PingLineFilterFactory();private static final CommandFactory DefaultCommandFactory = new PingCommandFactory();private static final CommandExecutor DefaultCMDExecutor = new DefaultCommandExecutor();private static final ExceptionHandler DefaultExceptionHandler = new houlei.util.DefaultExceptionHandler();private static final LogHandler DefaultLoggerHandler = new DefaultLogHandler(PingFacade.class);private static final PingFacade instance = new PingFacade();private CommandFactory commandFactory = DefaultCommandFactory;private LineFilterFactory lineFilterFactory = DefaultLineFilterFactory;private CommandExecutor commandExecutor = DefaultCMDExecutor;private ExceptionHandler exceptionHandler = DefaultExceptionHandler;private LogHandler logHandler = DefaultLoggerHandler;public static PingFacade getInstance(){return instance;}/** * 根据系统类型调用ping，查看网络是否连通 * * @param host 待探测的主机 * @param packSize 数据包的大小 * @param timeOut 等待超时（单位：秒） * @param packCount 数据包的数量 * @return 探测是否成功 */public boolean ping(String host,int packageSize,int timeOut, int packageCount){try {PingCommand command = (PingCommand)commandFactory.getCommand(OSName);command.setHost(host).setPackageSize(packageSize).setTimeOut(timeOut).setPackageCount(packageCount);logHandler.debug("os.name = "+OSName+"/tcmd = "+command.toCommandLine());LineFilter filter = lineFilterFactory.getLineFilter(command);logHandler.debug("LineFilter.class = "+filter.getClass().getName());return commandExecutor.execute(command, filter, exceptionHandler);} catch (CommandException e) {exceptionHandler.handle(e);}return false;}public CommandFactory getCommandFactory() {return commandFactory;}public void setCommandFactory(CommandFactory commandFactory) {this.commandFactory = commandFactory;}public LineFilterFactory getLineFilterFactory() {return lineFilterFactory;}public void setLineFilterFactory(LineFilterFactory lineFilterFactory) {this.lineFilterFactory = lineFilterFactory;}public CommandExecutor getCommandExecutor() {return commandExecutor;}public void setCommandExecutor(CommandExecutor commandExecutor) {this.commandExecutor = commandExecutor;}public ExceptionHandler getExceptionHandler() {return exceptionHandler;}public void setExceptionHandler(ExceptionHandler exceptionHandler) {this.exceptionHandler = exceptionHandler;}public LogHandler getLogHandler() {return logHandler;}public void setLogHandler(LogHandler logHandler) {this.logHandler = logHandler;}}