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();
    }
}

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。

Java代码

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);
            }
        }
    }
}