Java 进程间文件锁FileLock详解

     最近需要在两个进程中对同一个文件进行操作，正好Java 提供了文件锁FileLock类，利用这个类可以控制不同程序(JVM)对同一文件的并发访问，实现进程间文件同步操作。

     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。

 “Locks are associated with files, not channels. Use locks to coordinate with external processes, not between threads in the same JVM.”

1. 概念

• 共享锁: 共享读操作，但只能一个写（读可以同时，但写不能）。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: 只有一个读或一个写（读和写都不能同时）。独占锁防止其他程序获得任何类型的锁。

2. FileLock FileChannel.lock(long position, long size, boolean shared)

• 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。

3. 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。无参lock()默认为独占锁；有参lock(0L, Long.MAX_VALUE, true)为共享锁。
• tryLock()非阻塞,当未获得锁时,返回null.

4. FileLock的生命周期：在调用FileLock.release(),或者Channel.close(),或者JVM关闭

5. FileLock是线程安全的

6. 注意事项：

• 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。
• 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，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。

7. 示例代码:

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;

public class FileLockTest {

    public static void main(String[] args){
        FileChannel channel = null;
        FileLock lock = null;
        try {
            //1. 对于一个只读文件通过任意方式加锁时会报NonWritableChannelException异常
            //2. 无参lock()默认为独占锁，不会报NonReadableChannelException异常，因为独占就是为了写
            //3. 有参lock()为共享锁，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，当有写冲突时会报NonWritableChannelException异常
            channel = new FileOutputStream("logfile.txt",true).getChannel();
            RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("logfile.txt","rw");

            //在文件末尾追加内容的处理
            raf.seek(raf.length());
            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();//无参lock()为独占锁
            //lock = channel.lock(0L, Long.MAX_VALUE, true);//有参lock()为共享锁，有写操作会报异常

            //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\n").getBytes());
            channel.write(sendBuffer);
            Thread.sleep(5000);
        } 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();
                }
            }
        }
    }
}