Java 調用外部可執行程式：Runtime.exec() 與 JNI 兩種方案對比實戰

Java 需啟動外部進程（.exe、.sh、.bat）時，標準方案是 Runtime.exec() / ProcessBuilder；極少數需深度交互（控制台輸入輸出、共享內存）可考慮 JNI。本文對比兩種方案完整代碼與避坑指南。

方案一：Runtime.exec() / ProcessBuilder（標準、可移植）

public class ExternalLauncher {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 簡單啟動，無需交互
        Process p = Runtime.getRuntime().exec("notepad.exe");

        // 需捕獲輸出/錯誤流，防緩衝區滿導致卡死
        ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("cmd.exe", "/c", "dir C:\\");
        pb.redirectErrorStream(true);  // 合併錯誤流到標準輸出
        Process proc = pb.start();

        try (BufferedReader br = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(proc.getInputStream(), "GBK"))) {
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null)
                System.out.println(line);
        }
        int exitCode = proc.waitFor();
        System.out.println("Exit code: " + exitCode);
    }
}

關鍵最佳實踐

• 必須消費輸出/錯誤流：否則系統緩衝區填滿導致子進程阻塞（經典死鎖）。
• 使用 ProcessBuilder 替代 Runtime.exec()：支援目錄、環境變量、流重定向配置。
• Windows 路徑含空格：new ProcessBuilder("\"C:\\Program Files\\app.exe\"", "arg1") 或列表形式自動處理引用。
• 超時控制：JDK 9+ proc.waitFor(timeout, TimeUnit.SECONDS)；舊版本需另起監控線程。

方案二：JNI 調用 C/C++ 代碼啟動進程（侵入性強、破壞可移植性）

流程：

1. Java 定義 native static void launch(String cmd);
2. javac + javah 生成 .h 頭文件。
3. C 實現 JNIEXPORT void JNICALL Java_ClassName_launch(JNIEnv*, jclass, jstring)：
   GetStringUTFChars → _spawnl/_execv/CreateProcess → ReleaseStringUTFChars
4. 編譯為平台動態庫 (.dll/.so)，放入 java.library.path。
5. Java System.loadLibrary("NativeLauncher") 載入。

// C 代碼片段 (Windows)
JNIEXPORT void JNICALL Java_ExternalLauncher_launch(JNIEnv *env, jclass cls, jstring jcmd) {
    const char *cmd = (*env)->GetStringUTFChars(env, jcmd, NULL);
    _spawnl(_P_NOWAIT, cmd, cmd, NULL);  // 非阻塞啟動
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jcmd, cmd);
}

對比決策表

結論

首選 ProcessBuilder，功能完備、安全、可移植。JNI 僅作為最後手段，且必須嚴格隔離：原生代碼極簡、大量防禦性檢查、獨立測試、準備降級方案。正如文中所嘆：VB Shell() 一行搞定，Java 標準 API 雖繁瑣但守住了跨平台底線——這正是選擇 Java 的理由。