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前言
首先Java下的命令执行大家都知道常见的两种方式：
1.使用ProcessBuilder
ProcessBuilder pb=new ProcessBuilder(cmd);
pb.start();
2.使用Runtime
Runtime.getRuntime().exec(cmd)
也就是说上面cmd参数可控的情况下，均存在命令执行的问题。但是话题回来，不太清楚大家是否遇到过java命令执行的时候，无论是windows还是linux环境下，带有|,<,>等符号的命令没办法正常执行。所以今天就进入底层看看这两个东西。
差别
先选择跟进
Runtime.getRuntime().exec(cmd)
样例代码如下所示：
import java.io.*;
public class Main {
public static void main(String[] arg) throws IOException {
String command="/bin/sh -c echo 111 > 3.txt";
Process proc = Runtime.getRuntime().exec(command);
InputStream in = proc.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in, "UTF8"));
String line = null;
while((line=br.readLine())!=null) {
System.out.println(line);
}
}
}
跟进 java.lang.Runtime#exec 的构造方法，这里要感谢phith0n师傅提出的疑问，让我补充完整这篇文章，下面话题回来，exec的构造方法有以下几种情况，其实根据传入的变量我们大概可以区分的了，一个是根据String command，也就是直接传入一个字符串。另一个是根据String cmdarray[]，也就是传入一个数组。
public Process exec(String command) throws IOException { return exec(command, null, null); }
public Process exec(String command, String[] envp) throws IOException { return exec(command, envp, null); }
public Process exec(String cmdarray[]) throws IOException { return exec(cmdarray, null, null); }
public Process exec(String[] cmdarray, String[] envp) throws IOException { return exec(cmdarray, envp, null); }
而根据前面代码中，我们传入的命令是如下所示：
String command="/bin/sh -c echo 111 > 3.txt";
所以会进入
Process exec(String command)
这个构造方法进行处理，跟进这个方法，发现最后返回
exec(command, null, null)
public Process exec(String command) throws IOException { return exec(command, null, null); }
继续跟进这个exec方法，看看这个方法的实现。这里代码实例化了StringTokenizer类，并且传入了我们要执行的command命令，简单翻译一下注释：为指定的字符串构造一个字符串标记器。也就是说StringTokenizer这个类会为特殊字符打上tag之类的东西。
我们继续往下看，经过StringTokenizer类处理之后会返回一个cmdarray[]，而这里的处理实际上是根据空格针对命令进行了分割，至于为什么结果要是一个array数组，我们下面会接着说。
我们发现经过一系列的处理，最后又有一个return exec 的处理。继续跟进这个exec的处理，我们可以看到这里最后实例化ProcessBuilder来处理我们传入的cmdarray。到这里实际上可以清楚了Runtime.getRuntime().exec()的底层实际上也是ProcessBuilder。
public Process exec(String[] cmdarray, String[] envp, File dir)
throws IOException {
return new ProcessBuilder(cmdarray)
.environment(envp)
.directory(dir)
.start();
}
我们知道ProcessBuilder.start方法是命令执行，那么跟进这个start我们发现，首先prog获取cmdarray[0]也就是我们的/bin/sh，然后判断security是否为null，如果不为null就会校验checkExec。
然后继续往下走，这里调用java.lang.ProcessImpl.start。
进入之后我们就可以看到最后是调用java.lang.UnixProcess这个类来执行命令，而且我们发现执行命令的时候实际上是根据cmdarray[0]来判断用什么命令。而在java.lang.UnixProcess这个类里面是调用forkAndExec来为命令创建环境等操作。我们看到当前断点pid是2653，而这里确实起了一个sh的进程。
这样看可能还不够明显，因为我们知道/bin/sh -c echo 111 > 3.txt在bash命令行下也不会正常执行成功，命令行下需要/bin/sh -c "echo 111 > 3.txt"，看这两段代码的命令执行的效果。
String[] command = { "/bin/sh", "-c", "echo 111 > 3.txt" };String command="/bin/sh -c "echo 111 > 3.txt"";
首先先看String command="/bin/sh -c "echo 111 > 3.txt"";，按照前面的分析，经过StringTokenizer这个类进行拆分之后变成了{"/bin/sh","-c",""echo","111"、">","3.txt""}。
而当前内存开辟一个12473进程，并且确实12473执行sh命令。
但是我们发现，经过StringTokenizer这类拆分之后，命令完全变了一个味道，语义完全变了，并不是我们想要的结果，那我们再看看
String[] command = { "/bin/sh", "-c", "echo 111 > 3.txt" };
的结果。因为我们传入的是array数组类型，这里直接将命令直接带入了ProcessBuilder进行处理，前面完全没有经过StringTokenizer这个类的拆分。也就是他完整的保存了我想要的语义。
也就是说getRuntime().exec()如果直接传入字符串会经过StringTokenizer的分割，进而破坏其原本想要表达的意思。
下面这段代码是否存在命令执行的问题，要是在PHP下，我会斩钉截铁的说是，但是回到java环境下，我们发现 | 等一些特殊符号没办法使用，而且传入的是字符串，遇到空格会被StringTokenizer进行切割，所以实际上下面这段代码是没办法使用的。
String str = request.getParameter("url");
String cmdstr = "ping "+ url;Runtime.getRuntime().exec(cmdstr)
再来一段代码，能够执行命令，但是很受限，我们知道命令根据cmdarray[0]来确认以什么命令环境启动，这里确实以/bin/sh启动了，但是后面的命令执行的时候存在问题，它仅能执行单条命令，拼接不了相关参数。
String str = request.getParameter("cmd");
String cmdstr = "/bin/sh -c "+ cmd;Runtime.getRuntime().exec(cmdstr)
最后再来一段代码，下面这段代码才会是java下命令执行的完全体。
String str = request.getParameter("cmd");
String[] cmdstr = { "/bin/sh", "-c", str };Runtime.getRuntime().exec(cmdstr)
后面我翻到一篇文章，实际上也是差不多这个情况，实际上也是这个StringTokenizer这个类针对命令进行处理可能会造成非预期的结果。
最后还有一个问题，为什么一定要将命令切割成为数组，原因是因为ProcessBuilder，看看他的构造方法。
public ProcessBuilder(String... command) { this.command = new ArrayList<>(command.length); for (String arg : command) this.command.add(arg);
}
public ProcessBuilder(List<String> command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
this.command = command;
}
实际上它是要求 Array 类型或者 List 类型，如果我们要执行下图中的代码是不行的。
原因在于我们传入的类型不对，我们前面说过命令执行是根据cmdarray[0]，确认命令启动环境，这里自然找不到我们要启动的命令。
所以Java下的命令稍微改造一下代码就好。
还有一种方式就是用编码，linux下可以用bash的base64编码来解决这个特殊字符的问题。
这里在小提一下如果遇到命令执行过滤了ProcessBuilder和getRuntime，可以考虑一下java.lang.ProcessImpl.start
小结
其实java已经尽量规避命令执行的安全问题，JDK沙盒机制会进行checkExec，执行命令的机制就是仅仅检查并执行命令数组中的第一个，而分隔符后面的所有东西都是默认为被执行程序的参数，而分隔符后面的所有东西都是默认为被执行程序的参数，这也是我们前文一直聊的内容。所以getRuntime().exec()通过传入字符串执行命令的时候，应该尽量避免使用空格，用了空格可能会改变这条命令本身想要表达的意思。
所以在java下如果遇到复杂的命令执行，且参数只能如下所示，且只有一个位置可以控制的话，建议使用base64的编码方式，windows下可以使用powershell的base64。
java的反序列化框架利用框架yso，以及一些shiro这类反序列化导致的命令执行实际上很多是用了getRuntime来达到命令执行的目的，且就像我们上面说的，可控位置比较固定，执行复杂命令会出现执行不了。
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原文始发于微信公众号（白帽子）：Java下奇怪的命令执行
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