如何在不同的应用程序级别锁定文件？答案

【问题标题】：How to lock a file on different application levels?如何在不同的应用程序级别锁定文件？
【发布时间】：2024-01-10 17:26:02
【问题描述】：

以下是场景：我有一个在 servlet 容器内运行的多线程 Java Web 应用程序。该应用程序在 servlet 容器内多次部署。有多个 servlet 容器在不同的服务器上运行。

也许这张图说明了：

server1
+- servlet container
   +- application1
   |  +- thread1
   |  +- thread2
   +- application2
      +- thread1
      +- thread2
server2
+- servlet container
   +- application1
   |  +- thread1
   |  +- thread2
   +- application2
      +- thread1
      +- thread2

网络共享目录中有一个文件，所有这些线程都可以访问。他们确实经常访问该文件。大多数情况下，文件仅由这些线程读取。但有时是写出来的。

我需要一个故障安全解决方案来同步所有这些线程，以保证数据一致性。

无法正常工作的解决方案：

使用 java.nio.channels.FileLock
我能够使用 FileLock 类同步来自不同服务器的线程。但这不适用于线程在同一个进程（servlet 容器）内，因为文件锁在进程范围内可用。
使用单独的文件进行同步
我可以创建一个单独的文件，表明一个进程正在读取或写入文件。这个解决方案适用于所有线程，但有几个缺点：
- 性能。创建、删除和检查文件是相当慢的操作。使用一个同步文件的低权重实现将阻止文件的并行读取。
- 在需要手动清理的 JVM 崩溃后，同步文件将保留。
- 我们在删除网络文件系统上的文件时遇到了奇怪的问题。
使用消息传递
我们可以实现一个消息系统，线程将使用它来协调文件访问。但这对于这个问题来说似乎太复杂了。再说一遍：性能会很差。

有什么想法吗？

【问题讨论】：

标签： java multithreading file synchronization locking

【解决方案1】：

除了显而易见的解决方案之外，您已经列举了可能的解决方案：删除对该文件的依赖

线程是否有另一种方法来获取数据而不是从文件中读取数据？如何设置某种进程来负责协调对该信息的访问，而不是让所有线程读取文件。

【讨论】：

好点凯文。进程是某种数据库服务器，文件是数据库源。当数据库源更新时，进程必须重新加载文件。这些过程彼此不知道，为了简单起见，我想保留它。

【解决方案2】：

A.听起来是时候建立数据库了:-)。与其共享文件，不如将数据存储在数据库中。

B.或者 - 分层：

使用标准同步锁锁定进程中的线程。
使用基于文件的锁定类型的事物锁定进程间/机器 - 例如。创建一个目录来保存锁。

在 1 内嵌套 2。

还有清理问题。

C.或者某种写入新文件/重命名策略以便读者不需要锁定可能？

【讨论】：

【解决方案3】：

最简单的解决方案是创建另一个进程（Web 服务或任何对您来说最简单的方法）。只有这个进程读取/写入文件并监听其他服务的读取/写入请求。

虽然这似乎比直接使用网络共享要慢，但情况并非如此：使用网络共享意味着使用内置于您的操作系统中的客户端/服务器（这正是这样做的：发送读取/向提供共享的服务器写入请求）。

由于您的服务针对任务进行了优化（而不是一般的“服务文件”服务），它甚至可能更快。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果您只需要很少写入文件，那么以临时名称写入文件然后使用重命名使其对读者“可见”如何？

不过，这只适用于 Unix 文件系统。在 Windows 上，您需要处理某些进程打开文件（用于读取）的情况。在这种情况下，重命名将失败。重命名成功后再试。

我建议彻底测试一下，因为您可能会遇到拥塞：读取请求太多，写入器任务很长时间无法替换文件。

如果是这种情况，请让读取器检查临时文件并等待下一次读取，直到文件消失。

【讨论】：

这是一个很好的观点。我们已经使用临时文件进行锁定（一种文件信号量）。但是您的方法的好处是阅读速度不会减慢。并且将剩余临时文件的问题减少到删除和重命名之间的少量时间。

【解决方案5】：

使用 java.nio.channels.FileLock 和 ReadWriteLock。

如果我是你，我会从所有业务代码中隐藏 File、FileChannel 和所有 FileOutputStream。替换为我自己的简单适配器类，例如 DAO。

例如

abstract class MyWriter{
    private FileChannel file;
    public void writeSomething(byte[] b){
        // get VM scope write lock here
        // get file lock here
        // do write
        // release file lock
        // release readwritelock lock
    }
}

【讨论】：

不适用于一个进程内的线程同步。

【解决方案6】：

您能否使用Semaphore 来控制应用程序中的一次访问？

引用 API“信号量通常用于限制可以访问某些（物理或逻辑）资源的线程数”

虽然 API 可能仍然是特定于容器的，但分布式信号量的概念应该是可以实现的，可能使用 JGroups。

在 Google 上粗略搜索“分布式 Java 信号量”出现 Jukebox，看起来它可以解决上述问题

【讨论】：