谜题82：啤酒爆炸
这一章的许多谜题都涉及到了多线程，而这个谜题涉及到了多进程。如果你用一
行命令行带上参数 slave 去运行这个程序，它会打印什么呢？如果你使用的命令
行不带任何参数，它又会打印什么呢？
public class BeerBlast{
static final String COMMAND = "java BeerBlast slave";
public static void main(String[] args) throws Exception{
if(args.length == 1 && args[0].equals("slave")) {
for(int i = 99; i > 0; i--){
System.out.println( i +
" bottles of beer on the wall" );
System.out.println(i + " bottles of beer");
System.out.println(
"You take on down, pass it around,");
System.out.println( (i-1) +
" bottles of beer on the wall");
System.out.println();
}
}else{
// Master
Process process = Runtime.getRuntime().exec(COMMAND);
int exitValue = process.waitFor();
System.out.println("exit value = " + exitValue);
}
}
}
如果你使用参数 slave 来运行该程序，它就会打印出那首激动人心的名为”99
Bottles of Beer on the Wall”的童谣的歌词，这没有什么神秘的。如果你不
使用该参数来运行这个程序，它会启动一个 slave 进程来打印这首歌谣，但是你
看不到 slave 进程的输出。主进程会等待 slave 进程结束，然后打印出 slave
进程的退出值(exit value)。根据惯例，0 值表示正常结束，所以 0 就是你可能
期望该程序打印的东西。如果你运行了程序，你可能会发现该程序只会悬挂在那
里，不会打印任何东西，看起来 slave 进程好像永远都在运行着。所以你可能会
觉得你应该一直都能听到”99 Bottles of Beer on the Wall”这首童谣，即使
是这首歌被唱走调了也是如此，但是这首歌只有 99 句，而且，电脑是很快的，
你假设的情况应该是不存在的，那么这个程序出了什么问题呢？
这个秘密的线索可以在 Process 类的文档中找到，它叙述道：“由于某些本地平
台只提供有限大小的缓冲，所以如果未能迅速地读取子进程(subprocess)的输出
流，就有可能会导致子进程的阻塞，甚至是死锁” [Java-API]。这恰好就是这
里所发生的事情：没有足够的缓冲空间来保存这首冗长的歌谣。为了确保 slave
进程能够结束，父进程必须排空(drain)它的输出流，而这个输出流从 master
线程的角度来看是输入流。下面的这个工具方法会在后台线程中完成这项工作：
static void drainInBackground(final InputStream is) {
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
try{
while( is.read() >= 0 );
} catch(IOException e){
// return on IOException
}
}
}).start();
}
如果我们修改原有的程序，在等待 slave 进程之前调用这个方法，程序就会打印
出 0：
}else{ // Master
Process process = Runtime.getRuntime().exec(COMMAND);
drainInBackground(process.getInputStream());
int exitValue = process.waitFor();
System.out.println("exit value = " + exitValue);
}
这里的教训是：为了确保子进程能够结束，你必须排空它的输出流；对于错误流
（error stream）也是一样，而且它可能会更麻烦，因为你无法预测进程什么时
候会倾倒（dump）一些输出到这个流中。在 5.0 版本中，加入了一个名为
ProcessBuilder 的类用于排空这些流。它的 redirectErrorStream 方法将各个
流合并起来，所以你只需要排空这一个流。如果你决定不合并输出流和错误流，
你必须并行地（concurrently）排空它们。试图顺序化地（sequentially）排空
它们会导致子进程被挂起。
多年以来，很多程序员都被这个缺陷所刺痛。这里对于 API 设计者们的教训是，
Process 类应该避免这个错误，也许应该自动地排空输出流和错误流，除非用户
表示要读取它们。更一般的讲，API 应该设计得更容易做出正确的事，而很难或
不可能做出错误的事。
