实践 1-2：多线程读写文件

多线程读写同一个文件分多种情况：

多线程同时读同一个文件，在这种情况下并不会造成冲突
多线程同时写同一个文件，会造成写数据丢失
多线程同时对同一个文件进行写和读，会造成脏读

如果要处理多线程读写文件造成的数据不一致的问题，第一个想到的就是加锁。在java.concurrent.locks中ReadWriteLock分别定义了乐观锁读锁和悲观锁写锁，将以上的情况都考虑到了，可以很好地处理多线程读写同一个文件的情况。但是既然加锁，必然会导致多线程在读写文件时效率较低，在不同情形下似乎有更好的解决方案：

通过ReadWriteLock为文件读写过程加锁，防止数据与预想不一致，同时降低了多线程处理的效率
如果多线程频繁写入少量数据，可创建一个类缓存需要写入的数据，并且按时批量写入数据，减少频繁操作文件及加锁操作带来的问题。
可通过RandomAccessFile规划好不同位置，多线程同时操作不同位置的写入

有关RandomAccessFile，之前在JAVA篇：Java IO （三）访问文件--转换流和文件流对RandomAccessFile进行了简单的了解。

1 实践一多线程写文件RandomAccessFile不加锁

RandomAccessFile可选模式是r，rw，rws，或者rwd，写入时不会清空原数据，会在指定位置覆盖原本内容写入新内容。

所以：

清空RandomAccessFile打开的文件的方法为 rw.setLength(0)
为了防止多线程间写入内容互相覆盖需要规划好写入的位置，插入的话会更加麻烦
规划好写入的位置有两种，a)如果每行写入的字数相同很简单可以计算得到足够的位置 b）预留足够的位置
预留足够的位置的结果其实会有些瑕疵，结果如下所示：

  /* 多线程写入文件指定位置 */
    class RWrite implements Runnable{
        public int pos;
        public String text;
        public String fileName;

        public RWrite(int pos,String text,String fileName){
            this.pos = pos;
            this.text = text;
            this.fileName = fileName;

        }
        @Override
        public void run(){
            try {
                RandomAccessFile rw = new RandomAccessFile(this.fileName,"rw");
                rw.seek(pos);
                rw.writeBytes(text);
                rw.close();
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


    public void test(){
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        int linwsize = 20;//必须预留足够的一行的空间，否则会导致覆盖，但是预留空间过大，也会出现空的字符
        int lines = 50;//需要写入100行

        String fileName = "a.csv";

        RandomAccessFile rw = null;
        try {
            rw = new RandomAccessFile(fileName,"rw");
            rw.setLength(0);//清空文件
            /*写入标题栏*/
            rw.writeBytes("index,text\n");
            rw.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        for(int i=1;i<=lines;i++){
            pool.execute(new RWrite(i*linwsize,i+", text"+i+"\n",fileName));
        }
        pool.shutdown();

    }

2 实践二将写入文件交给一个线程进行

类似于生产者消费者模式，只是只有一个消费者。

本来只想简单地写一下的，但是因为在某处将0写成了9调试了许久。

   /* 将写入工作交给一个线程 */
    /* 加工数据的Task。生产者 */
    class DataTask implements Runnable{
        BlockingQueue<String> data_put;
        private int start;
        private int end;

        public DataTask(BlockingQueue<String> data_put,int start,int end){
            this.data_put = data_put;
            this.start = start;
            this.end = end;
        }
        @Override
        public void run(){
            /*System.out.println(String.format("%s-%s:%d-%d开始",
                    System.currentTimeMillis(),
                    Thread.currentThread().getName(),
                    this.start,this.end));*/
            for(int i=start;i<=end;i++){
                
                try {
                    /* 加工数据需要时间，随机 */
                    Thread.sleep(10+new Random().nextInt(20));
                    String s = String.format("%s-%s:%d-%d[%d]\n",
                            System.currentTimeMillis(),
                            Thread.currentThread().getName(),
                            this.start,this.end,i);
                    data_put.put(i+"\n");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    return;

                }
            }
            System.out.println(String.format("%s-%s:%d-%d结束",
                    System.currentTimeMillis(),
                    Thread.currentThread().getName(),
                    this.start,this.end));

        }
    }
    /* 缓存提交的数据，并写入 */
    class WriteTask implements Runnable{
        private BlockingQueue<String> data_in = new ArrayBlockingQueue<>(10);
        private byte[] buffer = new byte[1024];
        private int th = (int)(1024*0.8);
        int length=0;
        private String fileName;

        public WriteTask(String fileName){
            this.fileName = fileName;
            try {
                /* 清空要写入数据的文件 */
                FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(fileName);
                fileOutputStream.close();
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        public BlockingQueue<String> get_Queue(){
            return data_in;
        }
        private void  write(){
            if(length==0) return;
            try {
                //System.out.println(length);
                //System.out.println(new String(buffer));
                System.out.println("开始写入……");
                FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(fileName,true);
                fileOutputStream.write(buffer,0,length);
                fileOutputStream.close();
                System.out.println(length+"写入完成。");
                length = 0;

            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }


        }
        private void close(){
            //System.out.println(new String(buffer));
            this.write();
           // System.out.println(length);
            //data_in = null;
        }
        @Override
        public void run(){
            while (true){
                try {
                    byte[] tmp= data_in.take().getBytes();
                    System.arraycopy(tmp,0,buffer,length,tmp.length);
                    length = length+tmp.length;

                    if(length>=th){
                        this.write();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    //e.printStackTrace();
                    break;

                }
            }
        }
    }

    public void test3(){
        ThreadPoolExecutor pool = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(10);

        String fileName = "b.csv";

        WriteTask writeTask = new WriteTask(fileName);
        pool.execute(writeTask);

        int num = 20;
        int writenum = 100;

        for(int i=0;i<num;i++){
            //System.out.println(i*writenum+"---"+((i+1)*writenum-1));
            pool.execute(new DataTask(writeTask.get_Queue(),i*writenum,((i+1)*writenum-1)));
        }
        pool.shutdown();

        while (true){
            try {
                pool.awaitTermination(500,TimeUnit.MILLISECONDS);
                if(pool.getActiveCount()==1){
                    writeTask.close();
                    Thread.sleep(10);
                    pool.shutdownNow();
                }
                if(pool.getActiveCount()==0){
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
                break;
            }
        }



    }

3 实践三多线程复制文件RandomAccessFile不加锁

使用相同的偏移量，进行读写，也能防止多线程写入时发生冲突。

复制文件包含读写操作，好处是不必自己规划偏移量。

   /* 多线程复制文件 */
    /* 多线程写入文件指定位置 */
    class RCopy implements Runnable{
        public int pos;
        public int len;
        public String readFile;
        public String writeFlie;

        public RCopy(String readFile,String writeFlie,int pos,int len){
            this.pos = pos;
            this.len = len;
            this.readFile = readFile;
            this.writeFlie = writeFlie;

        }
        @Override
        public void run(){
            byte[] bytes = new byte[len];
            try {
                RandomAccessFile rr = new RandomAccessFile(this.readFile,"r");
                RandomAccessFile rw = new RandomAccessFile(this.writeFlie,"rw");
                rr.seek(pos);
                rw.seek(pos);
                rr.read(bytes);
                rw.write(bytes);
                rr.close();
                rw.close();
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public void test2(){
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);


        String readFile = "b.csv";
        String writeFlie = "a.csv";

        long totalLen = 0;
        int len = 1024; /* 每个task写入的大小 */

        try {
            //读取需要复制文件的大小
            RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(readFile,"r");
            totalLen = file.length();
            System.out.println("length:"+totalLen);
            //清空需要写入的文件
            file = new RandomAccessFile(writeFlie,"rw");
            file.setLength(0);

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        int tasknum = 11;


        for(int i=0;i<totalLen;i = i+len){
            int alen = len;
            if(i+len>totalLen) alen = (int)totalLen-i;
            //System.out.println(i+":"+alen);
            pool.execute(new RCopy(readFile,writeFlie,i,alen));
        }
        pool.shutdown();

    }

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posted @ 2021-12-05 11:57 l.w.x 阅读(8014) 评论(0) 编辑收藏举报

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