使用 `with:` 语句的 Python 文件锁模块行为

Question

我只是想知道 python 模块文件锁的细节及其在某些情况下的行为。

首先，线程如何处理with: 语句。如果多个线程调用with:，它是逐个线程锁定的吗？是否也有可能两个线程同时获取锁？

其次，当我使用with: 时，我必须在使用后清除锁定吗？ with:语句执行完后锁会自动清零吗？

第三，我的代码中有一个实例，我认为必须创建一个文件然后立即锁定。目前我正在使用这个：

channel_file = open(os.path.join('channels', username), 'w+')
with filelock.FileLock(os.path.join('channels', username)):
  channel_file.write(json.dumps({'rate': reobj.group(1),'time': reobj.group(2)}))

如果有可能另一个线程从文件创建时就可以读取该文件，这是否可以防止这种情况发生？

这也带来了第四点。使用with:时文件锁是否会锁定读取访问权限？

Answer 1

1. FileLock 维护一个锁计数器，该计数器在进程中的所有线程之间共享，并受到线程锁的保护。每次调用acquire() 都会增加锁计数器，并在计数器为零时额外获得操作系统级别的文件锁。同样，每次调用release() 都会减少锁定计数器并在计数器达到零时解锁文件。

   因此，如果两个线程同时获得锁，则该文件将在操作系统级别被该进程锁一次，锁计数器将增加2。两个线程不会互相阻塞。

2. with:的重点是在其作用域退出后自动获取和释放锁。见What is the python "with" statement designed for?。

3. 文件锁用于防止当前进程之外的文件访问。它不用于线程锁定。使用常规的threading.Lock 进行线程锁定。

   # in __main__ or somewhere before we start the threads.
   channel_lock = threading.Lock()
   
   # in the worker thread
   with channel_lock:
       with open(...) as channel_file:
           channel_file.write(...)
   

实现细节可以参考source code of py-filelock。