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  • 文件锁FileLock

    package filetest;
    
    import java.io.File;
    import java.io.FileNotFoundException;
    import java.io.IOException;
    import java.io.RandomAccessFile;
    import java.nio.ByteBuffer;
    import java.nio.channels.FileChannel;
    import java.nio.channels.FileLock;
    import java.util.Date;
    
    /**
     * FileLocke是文件锁,进程锁,控制不同程序(JVM)对同一文件的并发访问
     * FileLock是java 1.4 版本后出现的一个类,它可以通过对一个可写文件(w)加锁,
     * 保证同时只有一个进程可以拿到文件的锁,这个进程从而可以对文件做访问;
     * 而其它拿不到锁的进程要么选择被挂起等待,要么选择去做一些其它的事情,
     * 这样的机制保证了众进程可以顺序访问该文件。
     * 也可以看出,能够利用文件锁的这种性质,在一些场景下,虽然我们不需要操作某个文件,
     * 但也可以通过 FileLock 来进行并发控制,保证进程的顺序执行,避免数据错误。
     * ---用于进程间并发
     * Locks are associated with files, not channels. Use locks to coordinate
     * with external processes, not between threads in the same JVM.
     * ---概念
     * 共享锁:共享读操作,但只能一个写
     * 排它锁:只有一个读或一个写
     * API中说:文件锁是独占或者共享的,共享锁防止其他正在运行的程序获得重复的独占锁,但是允许他们获得
     * 重复的共享锁,独占锁防止其他程序获得任何类型的锁。一旦锁释放,它就对其他程序可能要获得的锁没有了后续影响.
     * ---FileLock FileChannel.lock(long position, long size, boolean shared),文件锁
     * shared的含义:是否使用共享锁,一些不支持共享锁的操作系统,将自动将共享锁改成排它锁.
     * 可以通过调用isShared()方法来检测获得的是什么类型的锁
     * ---lock()和tryLock()的区别
     * lock()阻塞的方法,锁定范围可以随着文件的增大而增加
     * tryLock()非阻塞,当未获得锁时,返回null.
     * ---FileLock的生命周期
     * 在调用FileLock.release(),或者Channel.close(),或者JVM关闭
     * ---FileLock是线程安全的
     * ---boolean java.nio.channels.FileLock.overlaps(long position, long size)
     * true表示当前锁在区域内,false表示当前锁的区域与参数区域不重叠
     *     注意事项:
     1.同一进程内,在文件锁没有被释放之前,不可以再次获取。
     即在release()方法调用前,只能lock()或者tryLock()一次。
     2.文件锁的效果是与操作系统相关的。一些系统中文件锁是强制性的(mandatory),
     就当Java的某进程获得文件锁后,操作系统将保证其它进程无法对文件做操作了。
     而另一些操作系统的文件锁是询问式的(advisory),意思是说要想拥有进程互斥的效果,
     其它的进程也必须也按照API所规定的那样来申请或者检测文件锁,不然,将起不到进程互斥的功能。
     所以,文档里建议将所有系统都当做是询问式系统来处理,这样程序更加安全也更容易移植。
     *如何避免死锁
     在读写关键数据时加锁,操作完成后解锁;
     一次性申请所有需要的资源,并且在申请不成功的情况下放弃已申请到的资源;
     *
     */
    public class FileLockTest implements Runnable{
        /**
         * 如代码所示,需要进行互斥的进程只要将自己的代码替换掉//互斥操作即可,
         * 每个进程在运行实际逻辑功能代码之前,会尝试获取锁文件锁,
         * 得到文件锁的进程可以继续执行后续的代码,而没有获得锁文件的进程将被操作系统挂起(suspend),
         * 等到其它进程将文件锁释放后再重新开始尝试获取文件锁。
         * 这样子,进程就可以通过FileLock来实现间的互斥运行。
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args){
            // 生成10个线程同时操作test.txt文件
            for (int i = 0; i < 10; i++){
                FileLockTest fileLockTest = new FileLockTest();
                new Thread(fileLockTest).run();
            }
        }
    
        @Override
        public void run() {
            writeToFile();
        }
    
        public void writeToFile(){
            FileChannel channel = null;
            FileLock lock = null;
            File file = null;
            try {
    //            对于一个只读文件通过任意方式加锁时会报NonWritableChannelException异常
    //            同样对写通道通过有参lock()方式加锁时也会报NonReadableChannelException异常
    //            无参lock()默认为独占锁,不会报NonReadableChannelException异常,因为独占就是为了写
    //            所谓的共享也只能读共享,写是独占的,共享锁控制的代码只能是读操作
    //            channel = new FileOutputStream("logfile.txt",true).getChannel();
                file = new File("D:\Documents\Downloads\test.txt");
                if (!file.exists()){
                    //file.mkdirs();
                    file.createNewFile();
                }
                RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file,"rw");
                raf.seek(raf.length());//raf在文件末尾追加内容的处理
                channel = raf.getChannel();
    
    //            获得锁方法一lock,阻塞的方法,当文件锁不可用时,当前进程会被挂起
    //            lock = channel.lock(0L, Long.MAX_VALUE, true);//共享锁,有写操作会报异常
                lock = channel.lock();//独占锁
    
    //            获得锁方法二trylock,非阻塞的方法,当文件锁不可用时,tryLock()会得到null值
    //            do {
    //                lock = channel.tryLock();
    //            } while(null == lock);
    
    //            互斥操作
                ByteBuffer sendBuffer=ByteBuffer.wrap((new Date()+" 写入
     ").getBytes());
                channel.write(sendBuffer);
                Thread.sleep(1000);
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if(lock != null) {
                    try {
                        lock.release();
                        lock = null;
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if(channel != null) {
                    try {
                        channel.close();
                        channel = null;
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                /*if (file != null && file.exists()){ // 删除本地磁盘文件
                    file.delete();
                }*/
            }
        }
    
    }
    
    
    /**
     * 运行本程序,程序会在文件锁的控制下对test.txt进行互斥操作
     test.txt内容:
     Sun Feb 15 13:53:25 CST 2015 写入
     Sun Feb 15 13:53:26 CST 2015 写入
     Sun Feb 15 13:53:27 CST 2015 写入
     Sun Feb 15 13:53:28 CST 2015 写入
     Sun Feb 15 13:53:29 CST 2015 写入
     Sun Feb 15 13:53:30 CST 2015 写入
     Sun Feb 15 13:53:31 CST 2015 写入
     Sun Feb 15 13:53:32 CST 2015 写入
    
     当采用第二种方法时,若还未获得文件锁就对文件进行操作,则会报以下异常:
     Exception in thread "main" java.io.IOException: 另一个程序已锁定文件的一部分,进程无法访问。
     at sun.nio.ch.FileDispatcher.write0(Native Method)
     at sun.nio.ch.FileDispatcher.write(Unknown Source)
     at sun.nio.ch.IOUtil.writeFromNativeBuffer(Unknown Source)
     at sun.nio.ch.IOUtil.write(Unknown Source)
     at sun.nio.ch.FileChannelImpl.write(Unknown Source)
     at FileLockTest.main(FileLockTest.java:19)
     */
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