golang怎麼實現檔案鎖

在golang中，可以利用sync包的api來實現檔案鎖。檔案鎖（flock）是對於整個檔案的建議性鎖；也就是說，如果一個程序在一個檔案（inode）上放了鎖，其它程序是可以知道的（建議性鎖不強求程序遵守）；檔案鎖的呼叫語法「syscall.Flock(int(f.Fd()), syscall.LOCK_EX|syscall.LOCK_NB)」。

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本教學操作環境：windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

我們使用Go語言開發一些程式的時候，往往出現多個程序同時操作同一份檔案的情況，這很容易導致檔案中的資料混亂。這時我們就需要採用一些手段來平衡這些衝突，檔案鎖（flock）應運而生，下面我們就來介紹一下。

對於 flock，最常見的例子就是 Nginx，程序執行起來後就會把當前的 PID 寫入這個檔案，當然如果這個檔案已經存在了，也就是前一個程序還沒有退出，那麼 Nginx 就不會重新啟動，所以 flock 還可以用來檢測程序是否存在。

flock 是對於整個檔案的建議性鎖。也就是說，如果一個程序在一個檔案（inode）上放了鎖，其它程序是可以知道的（建議性鎖不強求程序遵守）。最棒的一點是，它的第一個引數是檔案描述符，在此檔案描述符關閉時，鎖會自動釋放。而當程序終止時，所有的檔案描述符均會被關閉。所以很多時候就不用考慮類似原子鎖解鎖的事情。

在具體介紹前，先上程式碼

package main
import (
    "fmt"
    "os"
    "sync"
    "syscall"
    "time"
)
//檔案鎖
type FileLock struct {
    dir string
    f   *os.File
}
func New(dir string) *FileLock {
    return &FileLock{
        dir: dir,
    }
}
//加鎖
func (l *FileLock) Lock() error {
    f, err := os.Open(l.dir)
    if err != nil {
        return err
    }
    l.f = f
    err = syscall.Flock(int(f.Fd()), syscall.LOCK_EX|syscall.LOCK_NB)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("cannot flock directory %s - %s", l.dir, err)
    }
    return nil
}
//釋放鎖
func (l *FileLock) Unlock() error {
    defer l.f.Close()
    return syscall.Flock(int(l.f.Fd()), syscall.LOCK_UN)
}
func main() {
    test_file_path, _ := os.Getwd()
    locked_file := test_file_path
    wg := sync.WaitGroup{}
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(num int) {
            flock := New(locked_file)
            err := flock.Lock()
            if err != nil {
                wg.Done()
                fmt.Println(err.Error())
                return
            }
            fmt.Printf("output : %d\n", num)
            wg.Done()
        }(i)
    }
    wg.Wait()
    time.Sleep(2 * time.Second)
}

在 Windows 系統下執行上面的程式碼會出現下面的錯誤：

這是因為 Windows 系統不支援 pid 鎖，所以我們需要在 Linux 或 Mac 系統下才能正常執行上面的程式。

上面程式碼中演示了同時啟動 10 個 goroutinue，但在程式執行過程中，只有一個 goroutine 能獲得檔案鎖（flock）。其它的 goroutinue 在獲取不到 flock 後，會丟擲異常的資訊。這樣即可達到同一檔案在指定的週期內只允許一個程序存取的效果。

程式碼中檔案鎖的具體呼叫：

syscall.Flock(int(f.Fd()), syscall.LOCK_EX|syscall.LOCK_NB)

我們採用了 syscall.LOCK_EX、syscall.LOCK_NB，這是什麼意思呢？

flock 屬於建議性鎖，不具備強制性。一個程序使用 flock 將檔案鎖住，另一個程序可以直接操作正在被鎖的檔案，修改檔案中的資料，原因在於 flock 只是用於檢測檔案是否被加鎖，針對檔案已經被加鎖，另一個程序寫入資料的情況，核心不會阻止這個程序的寫入操作，也就是建議性鎖的核心處理策略。

flock 主要三種操作型別：

• LOCK_SH：共用鎖，多個程序可以使用同一把鎖，常被用作讀共用鎖；

• LOCK_EX：排他鎖，同時只允許一個程序使用，常被用作寫鎖；

• LOCK_UN：釋放鎖。

程序使用 flock 嘗試鎖檔案時，如果檔案已經被其他程序鎖住，程序會被阻塞直到鎖被釋放掉，或者在呼叫 flock 的時候，採用 LOCK_NB 引數。在嘗試鎖住該檔案的時候，發現已經被其他服務鎖住，會返回錯誤，錯誤碼為 EWOULDBLOCK。

flock 鎖的釋放非常具有特色，即可呼叫 LOCK_UN 引數來釋放檔案鎖，也可以通過關閉 fd 的方式來釋放檔案鎖（flock 的第一個引數是 fd），意味著 flock 會隨著程序的關閉而被自動釋放掉。

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