Java NIO中的文件锁定机制(FileLock)详解
文件锁可以是shared(共享锁)或者exclusive(排他锁)。不是所有的平台都以同一种方式实现文件锁,不同的操作系统可能不同,同一操作系统上的不同文件系统也可能不同。有些操作系统只提供协同锁,有些只提供强制锁,有些则都提供。
文件锁是以文件为单位的,不是以通道,也不是线程。所以文件锁不适合同一个多个线程访问的情形。如果一个线程获得了给定文件的排他锁,第二个线程请求打开了一个新的channel,请求获得排他锁,请求会被批准。但如果这两个线程运行在不同的JVM中,第二个线程会阻塞,因为锁往往是根据进程来进行裁决,而不是线程。锁工作于一个文件,而不是单独的文件处理器或是通道。
/*
如果你需要控制多个线程之间的同步,你可能需要实现自己的轻量级的锁,内存映射文件可能是个适合的选择
*/
public abstract class FileChannel extends AbstractChannel implements ByteChannel, GatheringByteChannel, ScatteringByteChannel {
public final FileLock lock()
public abstract FileLock lock (long position, long size, boolean shared)
public final FileLock tryLock()
public abstract FileLock tryLock(long position, long size, boolean shared)
}
先看带参数的lock方法,获得给定区域的锁,自position开始,size大小,第三个布尔参数代表是锁是否共享。锁的区域并不受到文件大小的限制,锁可以超过文件的大小,也就是说在一段区域被写入数据之前锁住,是可行的。相反的,如果文件的大小超出了锁的限制,也就将不受到锁的限制。不带参数的lock方法,等效于fileChannel.lock(0L,Long.MAX_VALUE, false);
如果你的请求是有效的,那么lock方法就会生效,但是要等待前一个锁(如果存在的话)释放。
tryLock方法是lock方法非阻塞的变种,功能和lock相似,但是如果不能立刻获得锁的话,tryLock会返回null。从创建开始,直到调用FileLock的release方法,FileLock对象都是有效的。可以通过isValid方法测试。一个锁是否有效可能会改变,但锁的位置,大小,是否共享,是不变的。
你可以通过isShared判断锁是否为共享锁,如果内在的文件系统操作系统不支持共享,那么这个方法总是会返回false,就算你传递true作为构造函数也一样。FileLock是线程安全的,多个线程可以通过一个FileLock进行操作。尽管FileLock对象和一个Channel相关,但是其实锁是和内在的文件联系的。这有可能造成冲突,也有可能死锁,如果你完成了操作而没有释放锁的话。一个典型的代码如下所示:
FileLock lock = fileChannel.lock();
try{
<perform read/write/whatever on channel>
} catch (IOException e) {
<handle unexcepted exception>
} finally {
lock.release();
}
下面是一个使用FileLock进行操作的例子
private static final int SIZEOF_INT = 4;
private static final int INDEX_START = 0;
private static final int INDEX_COUNT = 10;
private static final int INDEX_SIZE = INDEX_COUNT * SIZEOF_INT;
private ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(INDEX_SIZE);
private IntBuffer indexBuffer = buffer.asIntBuffer();
private Random rand = new Random();
public static void main(String[] args) throws Exception{
boolean writer = false;
String filename;
//决定你所做的操作,读或者写
if(args.length!=2) {
System.out.println("Usage: [-r|-w] filename");
return;
}
writer = args[0].equals("-w");//true写false读
filename = args[1];
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(filename,writer?"rw":"r");
FileChannel fc = raf.getChannel();//通过RandomAccessFile拿到fileChannel
LockTest lockTest = new LockTest();
if(writer) {
lockTest.doUpdates(fc);
} else {
lockTest.doQueries(fc);
}
}
void doQueries (FileChannel fc) throws Exception {
//如果是单次操作的话,没有这个循环,这里使用这个循环,为了多次
//运行程序,发现锁的工作原理
while (true) {
FileLock lock = fc.lock(INDEX_START,INDEX_SIZE,true);
int reps = rand.nextInt(60) + 20;
for(int i=0; i<reps; i++) {
int n = rand.nextInt(INDEX_COUNT);
int position = INDEX_START + (n*SIZEOF_INT);
buffer.clear();
fc.read(buffer,position);
int value = indexBuffer.get(n);
Thread.sleep(100);//doing some work
}
lock.release();
Thread.sleep(rand.nextInt(3000)+500);
}
}
void doUpdates (FileChannel fc) throws Exception {
while (true) {
FileLock lock = fc.lock(INDEX_START,INDEX_SIZE,false);
updateIndex(fc);
lock.release();
Thread.sleep(rand.nextInt(2000)+500);
}
}
private int idxval = 1;
private void updateIndex (FileChannel fc) throws Exception{
indexBuffer.clear();
for(int i=0; i<INDEX_COUNT; i++) {
idxval++;
indexBuffer.put(idxval);
Thread.sleep(500);
}
buffer.clear();
fc.write(buffer,INDEX_START);
}
}
推荐阅读
-
彻底理解Java中的包、导入和jar文件问题 - classpath详解
-
紧咬NIO不放:探究跨进程文件锁定机制FileLock
-
Java多线程中的锁机制详解
-
Java NIO中的文件锁定机制(FileLock)详解
-
理解Java文件锁FileLock在多线程环境下的工作机制详解
-
深入理解Java NIO中的管道(Pipe)与文件锁定(FileLock)机制
-
【2022新手指南】Java编程进阶之路 - 六、技术架构篇 ### MySQL索引底层解析与优化实战 - 你会讲解MySQL索引的数据结构吗?性能调优技巧知多少? - Redis深度揭秘:你知道多少?从基础到哨兵、主从复制全梳理 - Redis持久化及哨兵模式详解,还有集群搭建和Leader选举黑箱打开 - Zookeeper是个啥?特性和应用场景大公开 - ZooKeeper集群搭建攻略及 Leader选举、读写一致性、共享锁实现细节 - 探究ZooKeeper中的Leader选举机制及其在分布式环境中的作用 - Zab协议深入剖析:原理、功能与在Zookeeper中的核心地位 - RabbitMQ全方位解读:工作模式、消费限流、可靠投递与配置策略 - 设计者视角:RabbitMQ过期时间、死信队列与延时队列实践指南 - RocketMQ特性和应用场景揭示:理解其精髓与差异化优势 - Kafka详细介绍:特性及广泛应用于实时数据处理的场景解析 - ElasticSearch实力揭秘:特性概述与作为搜索引擎的广泛应用 - MongoDB认知升级:非关系型数据库的优势阐述,安装与使用实战教学 - BIO/NIO/AIO网络模型对比:掌握它们的区别与在网络编程中的实际应用 - Netty带你飞:理解其超快速度背后的秘密,包括线程模型分析 - 网络通信黑科技:Netty编解码原理与常用编解码器的应用,Protostuff实战演示 - 解密Netty粘包与拆包现象,怎样有效应对这一常见问题 - 自定义Netty心跳检测机制,轻松调整检测间隔时间的艺术 - Dubbo轻骑兵介绍:核心特性概览,服务降级实战与其实现益处 - Dubbo三大神器解读:本地存根与本地伪装的实战运用与优势呈现 ----------------------- 七、结语与回顾
-
深入理解Java中的锁机制:原理、优化策略、CAS与AQS详解
-
文件上传的 Java 实现详解 - ServletFileUpload 负责处理上传的文件数据,表单中的每个输入都被封装成一个 FileItem 对象,在解析请求时需要使用 ServletFileUpload 对象在解析请求时需要一个 DiskFileItemFactory 对象。因此,我们需要构建 DiskFileItemFactory 对象,并通过 ServletFileUpload 对象的构造函数或 setFileItemFactory 方法设置 ServletFileUpload 对象的 fileItemFactory 对象。 通过 ServletFileUpload 对象的构造函数方法或 setFileItemFactory 方法。 ServletFileUpload 类
-
Android 11 WiFi开启流程-STA_PRIMARY,如果是打开其他WiFi,则参数2为传入的staId。 frameworks/opt/net/wifi/service/java/com/android/server/wifi/WifiServiceImpl.java public synchronized boolean setWifiEnabled(String packageName, boolean enable) { return setWifiEnabled2(packageName, STA_PRIMARY, enable); } public synchronized boolean setWifiEnabled2(String packageName, int staId,boolean enable) { if (enforceChangePermission(packageName) != MODE_ALLOWED) { return false; } boolean isPrivileged = isPrivileged(Binder.getCallingPid, Binder.getCallingUid); if (!isPrivileged && !isDeviceOrProfileOwner(Binder.getCallingUid, packageName) && !mWifiPermissionsUtil.isTargetSdkLessThan(packageName, Build.VERSION_CODES.Q, Binder.getCallingUid) && !isSystem(packageName, Binder.getCallingUid)) { mLog.info("setWifiEnabled not allowed for uid=%") .c(Binder.getCallingUid).flush; return false; } // If Airplane mode is enabled, only privileged apps are allowed to toggle Wifi if (mSettingsStore.isAirplaneModeOn && !isPrivileged) { mLog.err("setWifiEnabled in Airplane mode: only Settings can toggle wifi").flush; return false; } // If SoftAp is enabled, only privileged apps are allowed to toggle wifi if (!isPrivileged && mTetheredSoftApTracker.getState == WIFI_AP_STATE_ENABLED) { mLog.err("setWifiEnabled with SoftAp enabled: only Settings can toggle wifi").flush; return false; } mLog.info("setWifiEnabled package=% uid=% enable=%").c(packageName) .c(Binder.getCallingUid).c(enable).flush; long ident = Binder.clearCallingIdentity; try { if (staId == STA_PRIMARY && !mSettingsStore.handleWifiToggled(enable)) { // Nothing to do if wifi cannot be toggled return true; } } finally { Binder.restoreCallingIdentity(ident); } if (mWifiPermissionsUtil.checkNetworkSettingsPermission(Binder.getCallingUid)) { mWifiMetrics.logUserActionEvent(enable ? UserActionEvent.EVENT_TOGGLE_WIFI_ON : UserActionEvent.EVENT_TOGGLE_WIFI_OFF); } if (!mIsControllerStarted) { Log.e(TAG,"WifiController is not yet started, abort setWifiEnabled"); return false; } mWifiMetrics.incrementNumWifiToggles(isPrivileged, enable); if(staId == STA_PRIMARY) mActiveModeWarden.wifiToggled; else if(staId == STA_SECONDARY && (getNumConcurrentStaSupported > 1) && (getWifiEnabledState == WifiManager.WIFI_STATE_ENABLED)) mActiveModeWarden.qtiWifiToggled(staId, enable); else Log.e(TAG,"setWifiEnabled not allowed for Id: " + staId); return true; } 四、可以看到wifiservice调用了ActiveModeWarden的wifiToggled,发送了CMD_WIFI_TOGGLED的消息,通知WiFi切换了。 frameworks/opt/net/wifi/service/java/com/android/server/wifi/ActiveModeWarden.java public void wifiToggled { mWifiController.sendMessage(WifiController.CMD_WIFI_TOGGLED); } 五、我们看WifiController是怎么处理这个消息的。WifiController是ActiveModeWarden中的一个状态机,用来管理WiFi的操作,包括热点啊飞行模式什么的。 打开WiFi之前,状态机应该是在Disabled状态,我们看Disable状态里的处理。 class DisabledState extends BaseState { public boolean processMessageFiltered(Message msg) { switch (msg.what) { case CMD_WIFI_TOGGLED: case CMD_SCAN_ALWAYS_MODE_CHANGED: if (shouldEnableSta) { startClientModeManager; transitionTo(mEnabledState); } break; 启动一个新的客户端管理。 private boolean startClientModeManager { Log.d(TAG, "Starting ClientModeManager"); ClientListener listener = new ClientListener; ClientModeManager manager = mWifiInjector.makeClientModeManager(listener); listener.setActiveModeManager(manager); manager.start; if (!switchClientModeManagerRole(manager)) { return false; } mActiveModeManagers.add(manager); return true; } 六、start了ClientModeManager frameworks/opt/net/wifi/service/java/com/android/server/wifi/ClientModeManager.java public void start { Log.d(TAG, "Starting with role ROLE_CLIENT_SCAN_ONLY"); mRole = ROLE_CLIENT_SCAN_ONLY; mTargetRole = ROLE_CLIENT_SCAN_ONLY; mStateMachine.sendMessage(ClientModeStateMachine.CMD_START); } 看一下是谁处理了这个START消息呢 private class IdleState extends State { @Override public boolean processMessage(Message message) { switch (message.what) { case CMD_START: // Always start in scan mode first. mClientInterfaceName = mWifiNative.setupInterfaceForClientInScanMode( mWifiNativeInterfaceCallback); if (TextUtils.isEmpty(mClientInterfaceName)) { Log.e(TAG, "Failed to create ClientInterface. Sit in Idle"); mModeListener.onStartFailure; break; } transitionTo(mScanOnlyModeState); break; } } 七、这里可以看出,WifiNative先去启动HAL frameworks/opt/net/wifi/service/java/com/android/server/wifi/WifiNative.java public String setupInterfaceForClientInScanMode( @NonNull InterfaceCallback interfaceCallback) { synchronized (mLock) { if (!startHal) { mWifiMetrics.incrementNumSetupClientInterfaceFailureDueToHal; return null; } Iface iface = mIfaceMgr.allocateIface(Iface.IFACE_TYPE_STA_FOR_SCAN); iface.externalListener = interfaceCallback; iface.name = createStaIface(iface); if (!mWifiCondManager.setupInterfaceForClientMode(iface.name, Runnable::run, new NormalScanEventCallback(iface.name), new PnoScanEventCallback(iface.name))) { Log.e(TAG, "Failed to setup iface in wificond=" + iface.name); teardownInterface(iface.name); mWifiMetrics.incrementNumSetupClientInterfaceFailureDueToWificond; return null; } iface.networkObserver = new NetworkObserverInternal(iface.id); if (!registerNetworkObserver(iface.networkObserver)) { teardownInterface(iface.name); return null; } mWifiMonitor.startMonitoring(iface.name); onInterfaceStateChanged(iface, isInterfaceUp(iface.name)); iface.featureSet = getSupportedFeatureSetInternal(iface.name); return iface.name; } } 八、启动HAL WifiVendorHal.java-->startVendorHal --> HalDeviceManager.java --> startWifi --> IWifi.start mWifi.start方法是启动实际加载WiFi动作的调用,这里涉及HIDL机制调用。通过获取IWifi接口对象,调用其方法。这里IWifi接口对象是IWifi.hal文件中实现。 android/hardware/interfaces/wifi/1.0/IWifi.hal 在编译时,编译器会将IWifi.hal解析为IWifi.java文件,直接看该文件中的start方法实现即可。 android/out/soong//.intermediates/hardware/interfaces/wifi/1.0/android.hardware.wifi-V1.0-java_gen_java/gen/srcs/android/hardware/wifi/V1_0/IWifi.java public android.hardware.wifi.V1_0.WifiStatus start throws android.os.RemoteException { try { ... ... ... ... mRemote.transact(3 /* start */, _hidl_request, _hidl_reply, 0 /* flags */); _hidl_reply.verifySuccess; _hidl_request.releaseTemporaryStorage; return _hidl_out_status; } finally { _hidl_reply.release; } } 通过binder调用,将调用到wifi.cpp中的start方法. android/hardware/interfaces/wifi/1.4/default/wifi.cpp Return<void> Wifi::start(start_cb hidl_status_cb) { return validateAndCall(this, WifiStatusCode::ERROR_UNKNOWN, &Wifi::startInternal, hidl_status_cb); } wifi.cpp->start ==> wifi.cpp->startInternal ==> wifi.cpp->initializeModeControllerAndLegacyHal ==> WifiModeController->initialize ==> DriverTool->LoadDriver 通过调用DriverTool->LoadDriver将返回到Android framework中。下面是LoadDriver的实现。 android/frameworks/opt/net/wifi/libwifi_hal/include/wifi_hal/driver_tool.cpp bool DriverTool::LoadDriver { return ::wifi_load_driver == 0; } 在wifi_load_driver方法中,将调用系统接口加载WiFi驱动ko。关于系统insmod接口的调用,本文不做分析。到这里,已梳理完在WifiNative类中调用的startHal方法。 android/frameworks/opt/net/wifi/libwifi_hal/wifi_hal_common.cpp int wifi_load_driver { ... ... ... ... insmod(file,args); ... ... ... ... } 调用WifiNl80211Manager类的setupInterfaceForClientMode方法。 该类的主要对WiFi 80211nl管理接口的封装,接口在WiFicond守护进程中呈现给WiFi框架。该类提供的接口仅使用与WiFi框架,访问权限受selinux权限保护。 setupInterfaceForClientMode方法主要为Station模式设置接口。 android/frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/nl80211/WifiNl80211Manager.java public boolean setupInterfaceForClientMode(@NonNull String ifaceName, @NonNull @CallbackExecutor Executor executor, @NonNull ScanEventCallback scanCallback, @NonNull ScanEventCallback pnoScanCallback) { ... ... ... ... // Refresh Handlers mClientInterfaces.put(ifaceName, clientInterface); try { IWifiScannerImpl wificondScanner = clientInterface.getWifiScannerImpl; mWificondScanners.put(ifaceName, wificondScanner); Binder.allowBlocking(wificondScanner.asBinder); ScanEventHandler scanEventHandler = new ScanEventHandler(executor, scanCallback); mScanEventHandlers.put(ifaceName, scanEventHandler); wificondScanner.subscribeScanEvents(scanEventHandler); PnoScanEventHandler pnoScanEventHandler = new PnoScanEventHandler(executor, pnoScanCallback); mPnoScanEventHandlers.put(ifaceName, pnoScanEventHandler); wificondScanner.subscribePnoScanEvents(pnoScanEventHandler); ... ... ... ... } 到这里,ClientModeStateMachine状态机在IdleState状态成功处理完了CMD_START消息。状态机将转到“mScanOnlyModeState”状态,将会执行以下调用流程(具体原因可查看状态机机制)。 IdleState.exit->StartedState.enter->StartedState.exit->ScanOnlyModeState.enter。 九、启动HAL以后,就要启动supplicant了。 在第五步的时候我们调用了ActiveModeWarden.java的startClientModeManagerh函数。start以后会执行switchClientModeManagerRole