开源一个Flutter编写的完整终端模拟器
上次开源了一个简易的终端模拟器，我也知道并非标准的，但本身也一直在用，而后就发现了一些棘手的问题，就又跑去研究了一些完整终端的源码，termux，Android Terminal，最后成功的将他们的原理在Flutter实现html
其实这个源也可能会是你学习使用dart:ffi的一个例子，其中用到的char **，也就是二级指针的传递在也不多能在官方的example中也很难找到直接的例子，也是我处理这种类型碰见的比较麻烦的坑，主要就是没有案例。我将termux的C语言部分彻底重构以供Flutter使用，因为UI框架使用的Flutter通过测试能够在Macos上跑起来！！！java
Process类的stdout是哪里来的？
本身在使用中碰见了这个棘手的问题，仍是因为经验不够，还去知乎上提了我碰见的问题， 知乎传送 通过与同窗的探讨后(死皮赖脸问人家)，能够知道Process中的stdout是来自于pipe(管道)，也能够看到stdout也有pipe这个方法，而管道是存在缓冲的，举个🌰ios
使用c++
cp -rv sourceDir targetDir
复制代码
命令，因为开启了-v参数，因此在标准终端中，cp命令会一行一行打印出正在复制的文件，而当用dart的Process去执行这样的操做，你在对stdout的监听中并不会收到一次一行的回调，而是一次一堆的回调，那就是因为管道是存在缓冲机制的，达到缓冲上限后才能拿到一次，或者程序结束后，缓冲区未满也能拿到。 咱们再切换到标准终端模拟器git
cp -rv sourceDir targetDir | xargs echo
复制代码
咱们在终端中也使用管道，经过xargs将其打印出来，这个时候会发现，打印的东西跟次数，跟dart中stdout的回调是同样的，不止dart，包括java中runtime拿到的输入流，也没法拿到无缓冲的输出.github
终端与管道的缓冲差异
终端也具备缓冲，终端为行缓冲，管道为全缓冲，行缓冲中，碰见换行符\n便可向终端中输出一次，或者主动在C语言中调用fflush()方法，会将已经在缓冲区的内容输出一次，若是没有以上两个条件，就只能等到缓冲区满1024个字节，才能输出一次shell
标准终端又是怎么作到拿到行缓冲的输出的？
我能想到的最快的方法就是去看一些标准终端的开源库，如今比较优秀有termux，跟Android Terminal,termux能够说是目前安卓上最强大的终端了，有大量的可扩展资源，我就直接clone下来，从manifest中找到主类，从Activity中oncreate中一点一点看，仍是花了挺多时间，毕竟termux仍是比较大型的储存库，也有注释，但始终找不到关键的地方，可以在Flutter实现的地方，最后定位到了UI中获取输入，包括将输出同步到屏幕，这一系列都指向了JNI，也就是一个java到c/c++的一个通道，我也是从这才开始知道项目中的那个C语言是何时用的了。api
标准终端实现原理
这种终端称伪终端(pty)app
必须先看一波来自互联网的科普框架
伪终端(pseudo terminal，有时也被称为 pty)是指伪终端 master 和伪终端 slave 这一对字符设备。其中的 slave 对应 /dev/pts/ 目录下的一个文件，而 master 则在内存中标识为一个文件描述符(fd)。伪终端由终端模拟器提供，终端模拟器是一个运行在用户态的应用程序。
Master 端是更接近用户显示器、键盘的一端，slave 端是在虚拟终端上运行的 CLI(Command Line Interface，命令行接口)程序。Linux 的伪终端驱动程序，会把 master 端(如键盘)写入的数据转发给 slave 端供程序输入，把程序写入 slave 端的数据转发给 master 端供(显示器驱动等)读取。请参考下面的示意图(此图来自互联网)：
文本描述符又是啥！？ 来自百度：
Linux 中一切皆文件，好比 C++ 源文件、视频文件、Shell脚本、可执行文件等，就连键盘、显示器、鼠标等硬件设备也都是文件。 一个 Linux 进程能够打开成百上千个文件，为了表示和区分已经打开的文件，Linux 会给每一个文件分配一个编号（一个 ID），这个编号就是一个整数，被称为文件描述符（File Descriptor）。
如下操做仅在Unix系统上
大体知道这个文本描述符就是一个int值，经过这个值就能进行读写,C语言中write(fd, str, length)，就能直接写入文本描述符，java中也有一个FileDescriptor类，用来读写文本描述符，Dart没有，不过能够解决。 简述一下终端原理，在C语言中调用open("/dev/ptmx")会获得一个文本描述符，而后同时会在/dev/pts/下得到一个文件的产生，文件名是0,1,2,3，系统会依次往上给你分配。 /dev/ptmx 是一个字符设备文件，当进程打开 /dev/ptmx 文件时，进程会同时得到一个指向 pseudoterminal master(ptm)的文件描述符和一个在 /dev/pts 目录中建立的 pseudoterminal slave(pts) 设备。经过打开 /dev/ptmx 文件得到的每一个文件描述符都是一个独立的 ptm，它有本身关联的 pts 直接看我更改后的实现
int get_ptm_int( int rows, int columns) {
//调用open这个路径会随机得到一个大于0的整形值
int ptm = open("/dev/ptmx", O_RDWR | O_CLOEXEC);
//这个值会从0依次上增
// if (ptm < 0) return throw_runtime_exception(env, "Cannot open /dev/ptmx");
#ifdef LACKS_PTSNAME_R
char *devname;
#else
char devname[64];
#endif
if (grantpt(ptm) || unlockpt(ptm) ||
#ifdef LACKS_PTSNAME_R
(devname = ptsname(ptm)) == NULL
#else
ptsname_r(ptm, devname, sizeof(devname))
#endif
)
{
// return throw_runtime_exception(env, "Cannot grantpt()/unlockpt()/ptsname_r() on /dev/ptmx");
}
// Enable UTF-8 mode and disable flow control to prevent Ctrl+S from locking up the display.
struct termios tios;
tcgetattr(ptm, &tios);
tios.c_iflag |= IUTF8;
tios.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF);
tcsetattr(ptm, TCSANOW, &tios);
/** Set initial winsize. */
struct winsize sz = {.ws_row = (unsigned short)rows, .ws_col = (unsigned short)columns};
ioctl(ptm, TIOCSWINSZ, &sz);
return ptm;
}
复制代码
这个函数主要就用来获得ptm的文本描述符，中间还有一些对终端，因为时间缘故，我暂时注释了对java的回调报错，以后用对dart的回调代替。拿到这个ptm描述符后，咱们就能够对这个ptm描述符读写，往里面写的内容都能再读出来，感受有点对此一举？并非，任何的二进制程序往里面进行写操做，而你的终端UI，只须要一直读就能够了，看一下termux在java部分的实现
new Thread("TermSessionInputReader[pid=" + mShellPid + "]") {
@Override
public void run() {
try (InputStream termIn = new FileInputStream(terminalFileDescriptorWrapped)) {
final byte[] buffer = new byte[4096];
while (true) {
int read = termIn.read(buffer);
if (read == -1) return;
if (!mProcessToTerminalIOQueue.write(buffer, 0, read)) return;
mMainThreadHandler.sendEmptyMessage(MSG_NEW_INPUT);
}
} catch (Exception e) {
// Ignore, just shutting down.
}
}
}.start();
new Thread("TermSessionOutputWriter[pid=" + mShellPid + "]") {
@Override
public void run() {
final byte[] buffer = new byte[4096];
try (FileOutputStream termOut = new FileOutputStream(terminalFileDescriptorWrapped)) {
while (true) {
int bytesToWrite = mTerminalToProcessIOQueue.read(buffer, true);
if (bytesToWrite == -1) return;
termOut.write(buffer, 0, bytesToWrite);
}
} catch (IOException e) {
// Ignore.
}
}
}.start();
复制代码
两个死循环，一个负责读ptm，将读出的内容同步到UI 而另外一个负责将输入队列的类容写进ptm
在看termux中比较关键的一个函数(通过我更改后的)
void create_subprocess(char *env, char const *cmd, char const *cwd, char *const argv[], char **envp, int *pProcessId, int ptmfd) {
#ifdef LACKS_PTSNAME_R
char *devname;
#else
char devname[64];
#endif
#ifdef LACKS_PTSNAME_R
devname = ptsname(ptmfd);
#else
ptsname_r(ptmfd, devname, sizeof(devname));
#endif
//建立一个进程，返回是它的pid
pid_t pid = fork();
if (pid < 0)
{
// return throw_runtime_exception(env, "Fork failed");
}
else if (pid > 0)
{
*pProcessId = (int)pid;
}
else
{
// Clear signals which the Android java process may have blocked:
sigset_t signals_to_unblock;
sigfillset(&signals_to_unblock);
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &signals_to_unblock, 0);
close(ptmfd);
setsid();
//O_RDWR读写,devname为/dev/pts/0,1,2,3...
int pts = open(devname, O_RDWR);
if (pts < 0)
exit(-1);
//下面三个大概将stdin,stdout,stderr复制到了这个pts里面
//ptmx,pts pseudo terminal master and slave
dup2(pts, 0);
dup2(pts, 1);
dup2(pts, 2);
//Linux的api,打开一个文件夹
DIR *self_dir = opendir("/proc/self/fd");
if (self_dir != NULL)
{
//dirfd没查到，好像把文件夹转换为文件描述符
int self_dir_fd = dirfd(self_dir);
struct dirent *entry;
while ((entry = readdir(self_dir)) != NULL)
{
int fd = atoi(entry->d_name);
if (fd > 2 && fd != self_dir_fd)
close(fd);
}
closedir(self_dir);
} //清除环境变量
// clearenv();
if (envp)
for (; *envp; ++envp)
putenv(*envp);
if (chdir(cwd) != 0)
{
char *error_message;
// No need to free asprintf()-allocated memory since doing execvp() or exit() below.
if (asprintf(&error_message, "chdir(\"%s\")", cwd) == -1)
error_message = "chdir()";
perror(error_message);
fflush(stderr);
}
//执行程序
execvp(cmd, argv);
// Show terminal output about failing exec() call:
char *error_message;
if (asprintf(&error_message, "exec(\"%s\")", cmd) == -1)
error_message = "exec()";
perror(error_message);
_exit(1);
}
}
复制代码
实际上我为了配合Dart的部分，将termux原有的create_subprocess拆分红了两块，具体逻辑并未作修改，增长了中文注释，留意其中调用了一次fork()，这个函数调用后，就会再分叉一个进程，以后的代码都会被执行两次，函数中经过pid的值来判断父进程与子进程分别应该干啥，pid大于0即为父进程，能够看到父进程更改了pProcessId这个指针指向的值，子进程去执行了调用函数时的命令，包括设置当前环境，执行参数等，经过ptsname_r函数拿到了ptm对应的pts，而后经过dup2函数将改程序的0，1，2复制到了pts(/dev/pts/*)，也就是stdin，stdout，stderr，最后调用exec，因此此时exec调用的二进制的输出全会写进pts，而写进pts就能从ptm出来，也就实现了伪终端
Dart不能读写文本描述符怎么办?
经过dart:ff对接，C语言能够读就不存在
void write_to_fd(int fd, char *str) {
write(fd, str, strlen(str));
}
char *get_output_from_fd(int fd) {
int flag = -1;
flag = fcntl(fd, F_GETFL); //获取当前flag
flag |= O_NONBLOCK; //设置新falg
fcntl(fd, F_SETFL, flag); //更新flag
//动态申请空间
char *str = (char *)malloc((4097) * sizeof(char));
//read函数返回从fd中读取到字符的长度
//读取的内容存进str,4096表示这次读取4096个字节，若是只读到10个则length为10
int length = read(fd, str, 4096);
if (length == -1)
{
free(str);
return NULL;
}
else
{
str[length] = '\0';
return str;
}
}
复制代码
Flutter的部分实现也比较复杂，由于要重写一套完整的终端序列不是简单的事，termux做为安卓原生项目，有大量的社区资源跟第三方开发者的支持，如今才已经比较完善，关于Dart调用ffi也能够参考我以前的帖子
效果！！！
Python的使用：
ls等命令颜色的输出：
开源地址
flutter_terminal
目前这个新的终端模拟器已经彻底的引进了本身的项目，做者的维护能力很是有限，更新速度也比较慢，若是对这个项目有兴趣有问题均可以在下面留言，感谢各位前辈！！！
参考帖子
- 1. 自己写的一个简单的Android终端模拟器
- 2. 本身写的一个简单的Android终端模拟器
- 3. 最棒的 7 款开源终端模拟器
- 4. 一个完整的Flutter APP项目
- 5. Flutter终端模拟器实现-原理解析与集成
- 6. 如何写一个NES模拟器（一）
- 7. 强大的终端模拟器:Termux
- 8. 酷炫的终端模拟器eDEX-UI
- 9. Windows下的Linux终端模拟器
- 10. Cygwin：Windows下的Linux终端模拟器
- 更多相关文章...
- • PHP 完整表单实例 - PHP教程
- • XML 编辑器 - XML 教程
- • Docker容器实战(一) - 封神Server端技术
- • 委托模式
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。