PHP flock文件鎖詳解介紹

為了確保操作的有效性和完整性，可以通過鎖機制將並發狀態轉換成串行狀態。作為鎖機制中的一種，PHP的文件鎖也是為了應對資源競爭。假設一個應用場景，在存在較大並發的情況下，通過fwrite向文件尾部多次有序的寫入數據，不加鎖的情況下會發生什麼？多次有序的寫入操作相當於一個事務，我們此時需要保證這個事務的完整性。

bool flock ( int handle, int operation [, int &wouldblock] );
flock() 操作的 handle 必須是一個已經打開的文件指針。operation 可以是以下值之一：

1.要取得共享鎖定（讀取程序），將 operation 設為 LOCK_SH（PHP 4.0.1 以前的版本設置為 1）
2.要取得獨占鎖定（寫入程序），將 operation 設為 LOCK_EX（PHP 4.0.1 以前的版本中設置為 2）
3.要釋放鎖定（無論共享或獨占），將 operation 設為 LOCK_UN（PHP 4.0.1 以前的版本中設置為 3）
4.如果你不希望 flock() 在鎖定時堵塞，則給 operation 加上 LOCK_NB（PHP 4.0.1 以前的版本中設置為 4）

建兩個文件

 代碼如下 復制代碼

(1) a.php

?$file = "temp.txt";    
$fp = fopen($file , 'w');    
if(flock($fp , LOCK_EX)){    
     fwrite($fp , "abcn");    
     sleep(10);    
     fwrite($fp , "123n");    
    flock($fp , LOCK_UN);    
}    
fclose($fp);

(2) b.php

?$file = "temp.txt";    
$fp = fopen($file , 'r');    
echo fread($fp , 100);    
fclose($fp);

運行 a.php 後，馬上運行 b.php ，可以看到輸出：
abc
等 a.php 運行完後運行 b.php ，可以看到輸出：
abc
123
顯然，當 a.php 寫文件時數據太大，導致時間比較長時，這時 b.php 讀取數據不完整

修改 b.php 為：

 代碼如下 復制代碼 ?$file = "temp.txt";    
$fp = fopen($file , 'r');    
if(flock($fp , LOCK_EX)){    
    echo fread($fp , 100);    
    flock($fp , LOCK_UN);    
} else{    
    echo "Lock file failed...n";    
}    
fclose($fp);

運行 a.php 後，馬上運行 b.php ，可以發現 b.php 會等到 a.php 運行完成後(即 10 秒後)才顯示：
abc
123
讀取數據完整，但時間過長，他要等待寫鎖釋放。

修改 b.php 為：

 代碼如下 復制代碼 ?$file = "temp.txt";    
$fp = fopen($file , 'r');    
if(flock($fp , LOCK_SH | LOCK_NB)){    
    echo fread($fp , 100);    
    flock($fp , LOCK_UN);    
} else{    
    echo "Lock file failed...n";    
}    
fclose($fp);

運行 a.php 後，馬上運行 b.php ，可以看到輸出：
Lock file failed…
證明可以返回鎖文件失敗狀態，而不是向上面一樣要等很久。

結論：

建議作文件緩存時，選好相關的鎖，不然可能導致讀取數據不完整，或重復寫入數據。
file_get_contents 好像選擇不了鎖，不知道他默認用的什麼鎖，反正和不鎖得到的輸出一樣，是不完整的數據。
我是要做文件緩存，所以只需要知道是否有寫鎖存在即可，有的話就查數據庫就可以了。

多次同時執行，雖然都寫了100行，但是事務1和事務2的數據交錯寫入，這並不是我們想要的結果。我們要的是事務完整的執行，此時我們需要有個機制去保證在第一個事務執行完後再執行第二個。在PHP中，flock函數完成了這一使命。在事物1和事務2的循環前面都加上： flock($fp, LOCK_EX); 就能滿足我們的需求，將兩個事務串行。

當某一個事務執行完flock時，因為我們在這裡添加的是LOCK_EX（獨占鎖定），所以所有對資源的操作都會被阻塞，只有當事務執行完成後，後面的事務才會執行。我們可以通過輸出當前的時間的方法來確認這一點。

關於在尾部追加寫入，在unix系統的早期版本中存在一個並發寫入的問題，如果要在尾部追加，需要先lseek位置，再write。當多個進程同時操作時，會因為並發導致的覆蓋寫入的問題，即兩個進程同時獲取尾部的偏移後，先後執行write操作，後面的操作會將前面的操作覆蓋。這個問題在後面以添加打開時的O_APPEND操作而得到解決，它將查找和寫入操作變成了一個原子操作。

在PHP的fopen函數的實現中，如果我們使用a參數在文件的尾部追加內容，其調用open函數中oflag參數為 O_CREAT|O_APPEND，即我們使用追加操作不用擔心並發追加寫入的問題。

在PHP的session默認存儲實現中也用到了flock文件鎖，當session開始時就調用PS_READ_FUNC，且以O_CREAT | O_RDWR | O_BINARY 打開session數據文件，此時會調用flock加上寫鎖，如果此時有其它進程訪問此文件（即同一用戶再次發起對當前文件的請求），就會顯示頁面加載中，進程被阻塞了。加寫鎖其出發點是為了保證此次會話中對session的操作事務能完整的執行，防止其它進程的干擾，保證數據的一致性。如果一個頁面沒有session修改操作，可以盡早的調用session_write_close()釋放鎖。

文件鎖是針對文件的鎖，除了這種釋義，還可以理解為用文件作為鎖。在實際工作中，有時為確保單個進程的執行，我們會在程序執行前判斷文件是否存在，如果不存在則創建一個空文件，在進程結束後刪除這個空文件，如果存在，則不執行。

但是什麼時候使用lock_ex什麼時候使用lock_sh呢？

讀的時候：

如果不想出現dirty數據，那麼最好使用lock_sh共享鎖。可以考慮以下三種情況：
1. 如果讀的時候沒有加共享鎖，那麼其他程序要寫的話（不管這個寫是加鎖還是不加鎖）都會立即寫成功。如果正好讀了一半，然後被其他程序給寫了，那麼讀的後一半就有可能跟前一半對不上（前一半是修改前的，後一半是修改後的）
2. 如果讀的時候加上了共享鎖（因為只是讀，沒有必要使用排他鎖），這個時候，其他程序開始寫，這個寫程序沒有使用鎖，那麼寫程序會直接修改這個文件，也會導致前面一樣的問題
3. 最理想的情況是，讀的時候加鎖(lock_sh),寫的時候也進行加鎖(lock_ex),這樣寫程序會等著讀程序完成之後才進行操作，而不會出現貿然操作的情況

寫的時候：
 
如果多個寫程序不加鎖同時對文件進行操作，那麼最後的數據有可能一部分是a程序寫的，一部分是b程序寫的
如果寫的時候加鎖了，這個時候有其他的程序來讀，那麼他會讀到什麼東西呢？
1. 如果讀程序沒有申請共享鎖，那麼他會讀到dirty的數據。比如寫程序要寫a,b,c三部分，寫完a,這時候讀讀到的是a，繼續寫b，這時候讀讀到的是ab，然後寫c，這時候讀到的是abc.
2. 如果讀程序在之前申請了共享鎖，那麼讀程序會等寫程序將abc寫完並釋放鎖之後才進行讀。