文件锁(Filelock)与锁定映射文件部分内容

文件锁

JDK 1.4引入了文件加锁机制，允许我们同步访问一个共享文件，不过，竞争同一文件的两个线程有可能在不同的java虚拟机上，或者一个是java线程，另一个是操作系统中其他的某个线程，但文件锁对其他线程或其他操作系统进程都是可见的，因为java的文件加锁直接映射到了本地操作系统的加锁机制。

注，这里讲的锁是指锁定其他应用程序，而不是锁定同一虚拟机里访问的同一文件的其他线程 。如果在同一虚拟机两次锁定同一文件或某文件里的同一区域，tryLock与lock则会抛出OverlappingFileLockException异常。

要想获取整个文件的锁，可以用FileChannel的tryLock( )或lock( )方法。(SocketChannel，DatagramChannel，以及 ServerSocketChannel是不需要锁的，因为它们是从单进程实体继承而来；一般来说，你是不会让两个进程去共享一个网络socket的。tryLock( ) 是非阻塞的，它会试着去获取这个锁，但是如果得不到(其它进程已经以独占方式得到这个锁了)，那它就直接返回；而lock( )是阻塞的，如果得不到锁，它会在一直处于阻塞状态，除非它得到了锁，或者你打断了调用它的线程，或者关闭了它要lock()的channel，否则它是不会返回的。最后用FileLock.release( )释放锁。
还可以像这样锁住文件的某一部分
tryLock(long position, long size, boolean shared)
或者
lock(long position, long size, boolean shared)
这个方法能锁住文件的某个区域(size - position)。其中第三个参数表示是否是共享锁。

虽然在修改文件的过程中，无参数的lock( )和tryLock( )方法的锁定范围会随文件大小的变化，带参数的方法却不行。如果你锁住了position到position+size这段范围，而文件的长度又增加了，那么position+size后面是不加锁的。而无参数的lock方法则会锁定整个文件，不管它变不变长。

锁是独占的还是共享的，这要由操作系统来决定。如果操作系统不支持共享锁，而程序又申请了一个共享锁，那么它会返回一个独占锁。你可以用FileLock.isShared( )来查询锁的类型(共享还是独占)。

在写文件时才能锁定，如果对一个只读文件通道进行锁定操作时，会抛NonWritableChannelException异常，即new FileInputStream("data2.txt").getChannel().tryLock();时就会抛异常。

另外锁定写文件通道new FileOutputStream("data2.txt").getChannel().tryLock();时，它会清掉原文件中的内容，所以当文件中有内容时最好使用 new FileOutputStream("data2.txt",true).getChannel().tryLock(); 以追加方式打开写文件通道。或者使用RandomAccessFile类来创建文件通道然后锁定 new RandomAccessFile("data2.txt","rw").getChannel().tryLock(); ，这样它不会破坏锁定的文件的内容。

最后在使用tryLock()获取锁时， 有可能获取不到，这时就会为null，我们需能对此做相应处理。以下是简单的销实例：

import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.channels.FileLock;

public class FileLocking {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		FileOutputStream fos = new FileOutputStream("file.txt");
		//获取文件锁 FileLock 对象
		FileLock fl = fos.getChannel().tryLock();
		//tryLock是尝试获取锁，有可能为空，所以要判断
		if (fl != null) {
			System.out.println("Locked File");
			Thread.sleep(100);
			fl.release();//释放锁
			System.out.println("Released Lock");
		}
		fos.close();
	}
}

锁定映射文件中的部分内容

文件映射通常用于很大的文件，因此我们可能需要对文件操作的部分进行加锁，以便其他进程可以修改文件中未被加锁的部分。

import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.FileLock;

public class LockingMappedFiles {
	static final int LENGTH = 0x200000; // 2 Mb
	//static final int LENGTH = 100;
	static FileChannel fc;

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//使用可随机访问文件创建可读写文件通道
		fc = new RandomAccessFile("test.txt", "rw").getChannel();
		//内存映射可读写文件，并映射至整个文件
		MappedByteBuffer out = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, LENGTH);
		for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {//写满2M内容
			out.put((byte) 'x');
		}
		//锁定前1/3内容
		new LockAndModify(out, 0, 0 + LENGTH / 3);
		//从文件中间开始锁定1/4内容，注，要锁定的内容一定不能有与
		//已经锁定的内容，否则抛OverlappingFileLockException
		new LockAndModify(out, LENGTH / 2, LENGTH / 2 + LENGTH / 4);
	}

	private static class LockAndModify extends Thread {
		private ByteBuffer buff;
		private int start, end;

		LockAndModify(ByteBuffer mbb, int start, int end) {
			this.start = start;
			this.end = end;

			//调整可最大读写位置
			mbb.limit(end);
			//调整读写起始位置
			mbb.position(start);
			//创建新的子缓冲区，但与原缓冲是共享同一片数据，
			//只是缓冲区位置、界限和标记值是相互独立的
			buff = mbb.slice();
			start();
		}

		public void run() {
			try {
				// 获取独占锁，如果要锁定的部分被其他应用程序锁定，则会阻塞，至到获取锁为止
				FileLock fl = fc.lock(start, end, false);
				System.out.println("Locked: " + start + " to " + end);
				System.out.println(buff.position() + "  " + buff.limit());

				// 进行修改操作，前当前位置类
				while (buff.position() < buff.limit() - 1) {
					buff.put((byte) (buff.get() + 1));
				}
				//JVM退出，或者channel关闭的时候会自动释放这些锁，但是你也可以用FileLock
				//的release( )方法，明确地释放锁，就像这里释放锁一样
				fl.release();
				System.out.println("Released: " + start + " to " + end);
			} catch (IOException e) {
				throw new RuntimeException(e);
			}
		}
	}
}

 

 

评论

1 楼 streamone 2010-07-27  

不错，看样子楼主看过thinking in java。不过有几个问题探讨一下：

1.首先第9行明明写得是LENGTH是1M，后面第18行又说是写满128M？

2.然后，重点是，JDK中关于lock的描述如下：
lock
public abstract FileLock lock(long position, long size, boolean shared)
         throws IOException
参数：
position - 锁定区域开始的位置；必须为非负数
size - 锁定区域的大小；必须为非负数，并且 position + size 的和必须为非负数
shared - 要请求共享锁定，则为 true，在这种情况下此通道必须允许进行读取（可能是写入）操作；要请求独占锁定，则为 false，在这种情况下此通道必须允许进行写入（可能是读取）操作
返回：
一个锁定对象，表示新获取的锁定

可以看出第二个参数size的含义是指大小而非指末端。那么楼主的代码中
FileLock fl = fc.lock(start, end, false);
new LockAndModify(out, LENGTH / 2, LENGTH / 2 + LENGTH / 4);
显然是不正确的，并不符合23行的注释“从文件中间开始锁定1/4内容”。