ReentrantReadWriteLock 上的读锁是否足以并发读取 RandomAccessFile

Question

我正在写一些东西来处理对数据库文件的并发读/写请求。

ReentrantReadWriteLock 看起来像很好的匹配。如果所有线程都访问共享 RandomAccessFile 对象，我需要担心并发读取器的文件指针吗？考虑这个例子：

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Database {

    private static final int RECORD_SIZE = 50;
    private static Database instance = null;

    private ReentrantReadWriteLock lock;
    private RandomAccessFile database;

    private Database() {
        lock = new ReentrantReadWriteLock();

        try {
            database = new RandomAccessFile("foo.db", "rwd");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    };

    public static synchronized Database getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Database();
        }
        return instance;
    }

    public byte[] getRecord(int n) {
        byte[] data = new byte[RECORD_SIZE];
        try {
            // Begin critical section
            lock.readLock().lock();
            database.seek(RECORD_SIZE*n);
            database.readFully(data);
            lock.readLock().unlock();
            // End critical section
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return data;
    }

}

在 getRecord() 方法中，对于多个并发读取器是否可以进行以下交错？

线程 1 ->获取记录(0)
线程 2 ->获取记录(1)
线程 1 ->获取共享锁
线程 2 ->获取共享锁
线程 1 ->寻求记录 0
线程 2 ->寻求记录 1
线程 1 ->读取文件指针处的记录 (1)
线程 2 ->读取文件指针处的记录 (1)

如果使用 ReentrantReadWriteLock 和 RandomAccessFile 确实存在潜在的并发问题，替代方案是什么？

Answer 1

这是一个锁定文件和解锁文件的示例程序。

try { // Get a file channel for the file 

    File file = new File("filename");

    FileChannel channel = new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel(); // Use the file channel to create a lock on the file.

    // This method blocks until it can retrieve the lock. 

    FileLock lock = channel.lock(); // Try acquiring the lock without blocking. This method returns // null or throws an exception if the file is already locked. 

    try { 

        lock = channel.tryLock();

    } catch (OverlappingFileLockException e){}


    lock.release(); // Close the file 

    channel.close();
} 

catch (Exception e) { } 

Answer 2

是的，正如您所概述的那样，此代码未正确同步。如果从未获得写锁，则读写锁没有用处；就好像没有锁一样。

使用传统的同步块使查找和读取对于其他线程来说显得原子，或者创建一个借用的随机访问文件实例池，供单个线程独占使用，并且然后回来了。 （或者，如果您没有太多线程，则只需为每个线程指定一个通道。）

Answer 3

您可能需要考虑使用文件系统锁而不是管理自己的锁定。

对 RandomAccessFile 调用 getChannel().lock() 以通过 FileChannel 类锁定文件。这可以防止写访问，即使是来自您控制范围之外的进程。

Answer 4

ReentrantReadWriteLock 不是对单个锁对象而不是方法进行操作，而是最多支持 65535 个递归写锁和 65535 个读锁。

分配一个读和写锁，

private final Lock r = rwl.readLock();
private final Lock w = rwl.writeLock();

然后对它们进行处理...

另外：您不会考虑锁定后的异常和解锁失败。当您进入方法时调用锁（如互斥锁），然后在 try/catch 块中完成工作，并在finally部分中解锁，例如：

public String[] allKeys() {
  r.lock();
  try { return m.keySet().toArray(); }
  finally { r.unlock(); }
}

Answer 5

好吧，8.5 年是一段很长的时间，但我希望它不会死……

我的问题是我们需要访问流以尽可能原子地读写。一个重要的部分是我们的代码应该在访问同一文件的多台机器上运行。然而，互联网上的所有示例都停留在解释如何锁定 RandomAccessFile 上，并没有进行更深入的探讨。所以我的出发点是Sam的回答。

现在，从远处看，有一定的顺序是有意义的：

• 锁定文件
• 打开流对流
• 执行任何操作
• 关闭流
• 释放锁

但是，为了允许在Java中释放锁，流不能被关闭！因此，整个机制变得有点奇怪（而且是错误的？）。

为了使自动关闭工作，必须记住 JVM 以与 try 段相反的顺序关闭实体。这意味着流程如下所示：

• 打开流
• 锁定文件 对流
• 执行任何操作
• 释放锁
• 关闭流

测试表明这不起作用。因此，中途自动关闭，并以良好的 Java 1 方式完成其余部分：

try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(filename, "rwd");
    FileChannel channel = raf.getChannel()) {
  FileLock lock = channel.lock();
  FileInputStream in = new FileInputStream(raf.getFD());
  FileOutputStream out = new FileOutputStream(raf.getFD());

  // do all reading
  ...

  // that moved the pointer in the channel to somewhere in the file,
  // therefore reposition it to the beginning:
  channel.position(0);
  // as the new content might be shorter it's a requirement to do this, too:
  channel.truncate(0);

  // do all writing
  ...

  out.flush();
  lock.release();
  in.close();
  out.close();
}

请注意，使用此方法的方法仍然必须同步。否则，并行执行在调用 lock() 时可能会抛出 OverlappingFileLockException。

请分享经验，如果您有任何...