上次開源了一個簡易的終端模擬器，我也知道並不是標準的，但自己也一直在用，然後就發現了一些棘手的問題，就又跑去研究了一些完整終端的原始碼，termux，Android Terminal，最後成功的將他們的原理在Flutter實現
其實這個源也可能會是你學習使用dart:ffi的一個例子，其中用到的char **，也就是二級指標的傳遞在也很少能在官方的example中也很難找到直接的例子，也是我處理這種型別遇見的比較麻煩的坑，主要就是沒有案例。我將termux的C語言部分完全重構以供Flutter使用，由於UI框架使用的Flutter經過測試可以在Macos上跑起來！！！
Process類的stdout是哪裡來的？
自己在使用中遇見了這個棘手的問題，還是由於經驗不夠，還去知乎上提了我遇見的問題， 知乎傳送 經過與同學的探討後(死皮賴臉問人家)，可以知道Process中的stdout是來自於pipe(管道)，也可以看到stdout也有pipe這個方法，而管道是存在緩衝的，舉個?
使用
cp -rv sourceDir targetDir
複製程式碼命令，由於開啟了-v引數，所以在標準終端中，cp命令會一行一行列印出正在複製的檔案，而當用dart的Process去執行這樣的操作，你在對stdout的監聽中並不會收到一次一行的回撥，而是一次一堆的回撥，那就是由於管道是存在緩衝機制的，達到緩衝上限後才能拿到一次，或者程式結束後，緩衝區未滿也能拿到。 我們再切換到標準終端模擬器
cp -rv sourceDir targetDir | xargs echo
複製程式碼我們在終端中也使用管道，通過xargs將其列印出來，這個時候會發現，列印的東西跟次數，跟dart中stdout的回撥是一樣的，不止dart，包括java中runtime拿到的輸入流，也無法拿到無緩衝的輸出.
終端與管道的緩衝差別
終端也具有緩衝，終端為行緩衝，管道為全緩衝，行緩衝中，遇見換行符\n即可向終端中輸出一次，或者主動在C語言中呼叫fflush()方法，會將已經在緩衝區的內容輸出一次，如果沒有以上兩個條件，就只能等到緩衝區滿1024個位元組，才能輸出一次
標準終端又是怎麼做到拿到行緩衝的輸出的？
我能想到的最快的方法就是去看一些標準終端的開源庫，現在比較優秀有termux，跟Android Terminal,termux可以說是目前安卓上最強大的終端了，有大量的可擴充套件資源，我就直接clone下來，從manifest中找到主類，從Activity中oncreate中一點一點看，還是花了挺多時間，畢竟termux還是比較大型的儲存庫，也有註釋，但始終找不到關鍵的地方，能夠在Flutter實現的地方，最後定位到了UI中獲取輸入，包括將輸出同步到螢幕，這一系列都指向了JNI，也就是一個java到c/c++的一個通道，我也是從這才開始知道專案中的那個C語言是什麼時候用的了。
標準終端實現原理
這種終端稱偽終端(pty)
必須先看一波來自網際網路的科普
偽終端(pseudo terminal，有時也被稱為 pty)是指偽終端 master 和偽終端 slave 這一對字元裝置。其中的 slave 對應 /dev/pts/ 目錄下的一個檔案，而 master 則在記憶體中標識為一個檔案描述符(fd)。偽終端由終端模擬器提供，終端模擬器是一個執行在使用者態的應用程式。
Master 端是更接近使用者顯示器、鍵盤的一端，slave 端是在虛擬終端上執行的 CLI(Command Line Interface，命令列介面)程式。Linux 的偽終端驅動程式，會把 master 端(如鍵盤)寫入的資料轉發給 slave 端供程式輸入，把程式寫入 slave 端的資料轉發給 master 端供(顯示器驅動等)讀取。請參考下面的示意圖(此圖來自網際網路)：
文字描述符又是啥！？ 來自百度：
Linux 中一切皆檔案，比如 C++ 原始檔、視訊檔案、Shell指令碼、可執行檔案等，就連鍵盤、顯示器、滑鼠等硬體裝置也都是檔案。 一個 Linux 程式可以開啟成百上千個檔案，為了表示和區分已經開啟的檔案，Linux 會給每個檔案分配一個編號（一個 ID），這個編號就是一個整數，被稱為檔案描述符（File Descriptor）。
以下操作僅在Unix系統上
大致知道這個文字描述符就是一個int值，通過這個值就能進行讀寫,C語言中write(fd, str, length)，就能直接寫入文字描述符，java中也有一個FileDescriptor類，用來讀寫文字描述符，Dart沒有，不過可以解決。 簡述一下終端原理，在C語言中呼叫open("/dev/ptmx")會得到一個文字描述符，然後同時會在/dev/pts/下獲得一個檔案的產生，檔名是0,1,2,3，系統會依次往上給你分配。 /dev/ptmx 是一個字元裝置檔案，當程式開啟 /dev/ptmx 檔案時，程式會同時獲得一個指向 pseudoterminal master(ptm)的檔案描述符和一個在 /dev/pts 目錄中建立的 pseudoterminal slave(pts) 裝置。通過開啟 /dev/ptmx 檔案獲得的每個檔案描述符都是一個獨立的 ptm，它有自己關聯的 pts 直接看我更改後的實現
int get_ptm_int(
int rows,
int columns)
{
//呼叫open這個路徑會隨機獲得一個大於0的整形值
int ptm = open("/dev/ptmx", O_RDWR | O_CLOEXEC);
//這個值會從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;
}
複製程式碼這個函式主要就用來得到ptm的文字描述符，中間還有一些對終端，由於時間緣故，我暫時註釋了對java的回撥報錯，之後用對dart的回撥代替。拿到這個ptm描述符後，我們就可以對這個ptm描述符讀寫，往裡面寫的內容都能再讀出來，感覺有點對此一舉？並不是，任何的二進位制程式往裡面進行寫操作，而你的終端UI，只需要一直讀就可以了，看一下termux在java部分的實現
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();
複製程式碼兩個死迴圈，一個負責讀ptm，將讀出的內容同步到UI 而另一個負責將輸入佇列的類容寫進ptm
在看termux中比較關鍵的一個函式(經過我更改後的)
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
//建立一個程式，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讀寫,devname為/dev/pts/0,1,2,3...
int pts = open(devname, O_RDWR);
if (pts < 0)
exit(-1);
//下面三個大概將stdin,stdout,stderr複製到了這個pts裡面
//ptmx,pts pseudo terminal master and slave
dup2(pts, 0);
dup2(pts, 1);
dup2(pts, 2);
//Linux的api,開啟一個資料夾
DIR *self_dir = opendir("/proc/self/fd");
if (self_dir != NULL)
{
//dirfd沒查到，好像把資料夾轉換為檔案描述符
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);
} //清除環境變數
// 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);
}
//執行程式
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);
}
}
複製程式碼實際上我為了配合Dart的部分，將termux原有的create_subprocess拆分成了兩塊，具體邏輯並未做修改，增加了中文註釋，留意其中呼叫了一次fork()，這個函式呼叫後，就會再分叉一個程式，之後的程式碼都會被執行兩次，函式中通過pid的值來判斷父程式與子程式分別應該幹啥，pid大於0即為父程式，可以看到父程式更改了pProcessId這個指標指向的值，子程式去執行了呼叫函式時的命令，包括設定當前環境，執行引數等，通過ptsname_r函式拿到了ptm對應的pts，然後通過dup2函式將改程式的0，1，2複製到了pts(/dev/pts/*)，也就是stdin，stdout，stderr，最後呼叫exec，所以此時exec呼叫的二進位制的輸出全會寫進pts，而寫進pts就能從ptm出來，也就實現了偽終端
Dart不能讀寫文字描述符怎麼辦?
通過dart:ff對接，C語言可以讀就不存在
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); //獲取當前flag
flag |= O_NONBLOCK; //設定新falg
fcntl(fd, F_SETFL, flag); //更新flag
//動態申請空間
char *str = (char *)malloc((4097) * sizeof(char));
//read函式返回從fd中讀取到字元的長度
//讀取的內容存進str,4096表示此次讀取4096個位元組，如果只讀到10個則length為10
int length = read(fd, str, 4096);
if (length == -1)
{
free(str);
return NULL;
}
else
{
str[length] = '\0';
return str;
}
}
複製程式碼Flutter的部分實現也比較複雜，因為要重寫一套完整的終端序列不是簡單的事，termux作為安卓原生專案，有大量的社群資源跟第三方開發者的支援，現在才已經比較完善，關於Dart呼叫ffi也可以參考我之前的帖子
效果！！！
Python的使用：
ls等命令顏色的輸出：
開源地址
flutter_terminal
目前這個新的終端模擬器已經完全的引進了自己的專案，作者的維護能力非常有限，更新速度也比較慢，如果對這個專案有興趣有問題都可以在下面留言，感謝各位前輩！！！