文件锁与内存映射文件

NIO 提供高级文件操作能力：文件锁防止并发冲突，内存映射文件高效访问大文件。

文件锁（FileLock）

作用

• 防止多个进程同时修改同一文件
• 共享锁允许并发读，独占锁阻止其他读写

获取文件锁

try (FileChannel channel = new FileOutputStream("file.txt").getChannel()) {
    // 独占锁（阻止其他读写）
    FileLock lock = channel.lock();  // 锁整个文件

    // 独占锁（指定范围）
    FileLock lock = channel.lock(0, 1024, false);

    // 共享锁（允许其他读）
    FileLock lock = channel.lock(0, 1024, true);

    // 尝试获取锁（非阻塞）
    FileLock lock = channel.tryLock();
    if (lock != null) {
        // 获取成功，执行操作
        lock.release();  // 释放锁
    }
}

锁类型

注意：FileLock 是进程级别的锁，同一进程内多线程不受限制。锁在 FileChannel.close() 或 lock.release() 时释放。

锁的范围

// 锁整个文件
FileLock lock = channel.lock();

// 锁部分区域
FileLock lock = channel.lock(0, 1024, false);  // 锁前 1024 字节

内存映射文件（MappedByteBuffer）

作用

• 将文件直接映射到内存
• 通过内存操作文件，减少 IO 调用
• 适合大文件随机读写

创建内存映射

try (FileChannel channel = new FileInputStream("large.bin").getChannel()) {
    // 映射文件到内存
    MappedByteBuffer buffer = channel.map(
        FileChannel.MapMode.READ_ONLY,  // 只读模式
        0,                               // 起始位置
        channel.size()                   // 映射大小
    );

    // 直接操作内存
    byte b = buffer.get(0);   // 读取
}

try (FileChannel channel = new RandomAccessFile("large.bin", "rw").getChannel()) {
    // 读写模式映射
    MappedByteBuffer buffer = channel.map(
        FileChannel.MapMode.READ_WRITE,
        0,
        channel.size()
    );

    buffer.put(0, (byte) 100);  // 写入
    buffer.force();             // 强制写入磁盘
}

MapMode 模式

大文件分段映射

long fileSize = channel.size();
long chunkSize = 1024 * 1024 * 100;  // 100MB 一段

for (long pos = 0; pos < fileSize; pos += chunkSize) {
    long size = Math.min(chunkSize, fileSize - pos);
    MappedByteBuffer buffer = channel.map(MapMode.READ_ONLY, pos, size);
    // 处理当前段
}

限制：MappedByteBuffer 最大映射大小受 Integer.MAX_VALUE 限制（约 2GB），大文件需分段映射。

性能对比

内存映射适合：

• 大文件随机读写
• 高频文件访问
• 文件内容索引搜索

要点总结

• FileLock 防止多进程并发冲突，进程级锁
• 独占锁阻止其他读写，共享锁允许并发读
• lock() 阻塞获取，tryLock() 非阻塞尝试
• MappedByteBuffer 将文件映射到内存
• READ_ONLY/READ_WRITE/PRIVATE 三种映射模式
• 内存映射适合大文件，超过 2GB 需分段映射
• force() 强制将修改写入磁盘