FFmpeg进行视频帧提取&音频重采样-Process.waitFor()引发的阻塞超时

　　由于产品需要对视频做一系列的解析操作，利用FFmpeg命令来完成视频的音频提取、第一帧提取作为封面图片、音频重采样、字幕压缩等功能；

　　前一篇文章已经记录了FFmpeg在JAVA中的使用-音频提取&字幕压缩 ，就不再重复说明，今天简单介绍下如何实现第一帧提取、重采样，然后再分享下Process.waitFor()引发的阻塞问题。

　　一、首先，分享两个命令：

1. 视频第一帧提取：ffmpeg -i [videofile]  -vframes 1 -q:v 2 -f image2  [imagefile]
2. 音频重采样：ffmpeg -i [audiofile]  -ar 16000  [audiofile]

　　说明：

• -vframes 表示提取的第几帧，获取第一桢则后面的值为1，如果后面的值大于1，那么最后的[imagefile]不能指定一个文件，不然会报错，如下

　　

　　指定了输出的文件名为“1.jpeg”，报错：不能从1.jpeg文件中获取第二帧的文件名，因为-vframes只要大于1，则会提取出每一帧的图片，建议使用如%03d.jpeg来作为文件名，那么它解析的结果便是001.jpeg，002.jpeg，...依次编号往后；

• -q:v 2 q代表质量quality, v代表视频流，2是控制质量的参数；-f指定输出的格式是image2；
• 除了使用-vframes来获取视频帧，还有使用-ss参数来获取，-ss后的时间参数是自行设定，并且在视频的有效时间内（格式为00:00:00），使用-ss时，如果没有使用%03d.jpeg来作为文件名，则获取的是-ss参数后那个时间的帧；
• -ar表示使用新的采样率，常用的有8,000Hz、16,000Hz、32,000Hz、44,100Hz；

　　具体的代码依然使用Process类实现，可以参照之前的文章FFmpeg在JAVA中的使用-音频提取&字幕压缩。

　　二、接下来，重点讲一下在使用process.waitFor()发生的阻塞问题

　　先介绍一下，这个功能由于11月6日需要演示，所以花了11月3日和4日两天开发完成的，主要流程是添加视频-音频提取-第一帧提取-语音识别-字幕处理-中英翻译，开发完成测试后功能ok，于是开开心心过周末。

　　11月5日，周日下午产品经理打电话告诉我，4点开始的视频都没法正确处理了，于是我让他把视频发给我（当时他说这个视频是通过别的视频压缩工具压缩过的）。

　　我测试了一下，通过查看log，发现在提取第一帧的时候，卡住了。但是我再次测试以前测试成功的那些视频，都是很顺利地处理完成，于是猜测，视频在压缩的过程中损坏，因为一开始他发视频给我后，我并没有播放，直接测试了，后来我双击播放了一下，竟然全是黑屏，只有声音？？？

　　那么，到现在可以确定，问题确实出现在视频的本身，无法正确提取第一帧。

　　可是无法提取第一帧，不应该是提取图片为空吗？为什么卡在那边不动了呢？暂时只能建议产品经理周一演示的时候，不要使用这些压缩损坏的视频，等周一去了之后再看看问题出现在哪。

　　11月6日周一上午，到了公司，回想昨天的问题，首先看一下内存使用率（这是公司内部的监控系统，是不是很棒！哈哈哈哈！）

　　

　　内存图可以展示两个情况：

　　1. 11月5日下午4点开始，内存使用率逐步上升，说明那段时间测试了视频，线程一直处于堵塞状态；

　　2. 查看了一下dump文件（jmap -dump:live,format=b,file=heap.dmp PID），发现有很多线程在extractVideoFirstFrame方法时阻塞；

　　　　

　　3. 11月6日10点半左右，重启了一下应用，内存立马就下来了，可以断定，这就是因为内存使用率上升的原因，如果一直这样下去，肯定会导致OOM。 

　　三、最后，如何解决process.waitFor()发生的阻塞问题呢？

 　　一般需要调用系统命令时，使用Runtime.getRuntime().exec(command)返回一个process对象，再调用process.waitFor()来等待命令执行结束，获取执行结果。

　　查看waitFor()源码可以发现，其实调用的是Object类中的，wait()方法，并且未指定等待时间，那么如果一直不返回，则会一直阻塞。

　　并且查看了JDK的帮助文档，如下

　　

　　但是，我把执行提取视频第一帧的命令单独拿出来执行，虽然图片未提取成功，但是命令仍然执行结束了，按道理不应该一直堵塞啊？？？

　　

　　然后又重新看了一遍JDK的API，看到如下一段话：

　　

　　因此，可以得出结论：如果外部程序不断在向标准输出流（对于jvm来说就是输入流）和标准错误流写数据，而JVM不读取的话，当缓冲区满之后将无法继续写入数据，最终造成阻塞在waitFor()这里。

　　解决方法:

　　1. 在waitFor()之前，利用单独两个线程，分别处理process的getInputStream()和getErrorSteam()，防止缓冲区被撑满，导致阻塞；
　　2. 记得释放文件流资源，以免导致“Too many open files”的错误；

　　代码如下：

    /**
     * 处理process输出流和错误流，防止进程阻塞
     * 在process.waitFor();前调用
     * @param process
     */
    private static void dealStream(Process process) {
        if (process == null) {
            return;
        }
        // 处理InputStream的线程
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
                String line = null;
                try {
                    while ((line = in.readLine()) != null) {
                        logger.info("output: " + line);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    try {
                        in.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
        // 处理ErrorStream的线程
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                BufferedReader err = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()));
                String line = null;
                try {
                    while ((line = err.readLine()) != null) {
                        logger.info("err: " + line);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    try {
                        err.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }