python 文件锁

1. 简介

在多进程或多线程的程序中，为了防止多个进程或线程同时对同一个文件进行读写操作导致数据不一致或者其他错误，常常需要使用文件锁来实现对文件的互斥访问。本文将介绍如何在Python中使用文件锁来确保对文件的独占访问。

2. 文件锁的类型

在Python中，有两种常见的文件锁类型：fcntl 和 msvcrt。其中，fcntl 是Unix系统下的文件锁实现，msvcrt 是Windows系统下的文件锁实现。

2.1 fcntl 文件锁

fcntl 是Python中实现文件锁的标准库。它提供了两种类型的文件锁：共享锁和排他锁。

共享锁：对文件的多个进程或线程可以同时加上共享锁，不互斥。共享锁适用于对文件进行读操作。
排他锁：对文件的多个进程或线程只能有一个加上排他锁，其他进程或线程不能再对文件进行读写操作。排他锁适用于对文件进行写操作。

2.2 msvcrt 文件锁

msvcrt 是Python中在Windows系统下实现文件锁的标准库。它提供了一种类型的文件锁，即互斥锁。

互斥锁：对文件的多个进程或线程只能有一个加上互斥锁，其他进程或线程不能再对文件进行读写操作。

3. 使用 fcntl 文件锁

下面是一个使用 fcntl 文件锁的示例代码：

import fcntl

def write_data(file_path, data):
    with open(file_path, 'a') as file:
        fcntl.flock(file, fcntl.LOCK_EX)  # 加排他锁
        file.write(data)
        file.flush()
        fcntl.flock(file, fcntl.LOCK_UN)  # 释放锁

def read_data(file_path):
    with open(file_path, 'r') as file:
        fcntl.flock(file, fcntl.LOCK_SH)  # 加共享锁
        data = file.read()
        fcntl.flock(file, fcntl.LOCK_UN)  # 释放锁
        return data

在上述代码中，fcntl.flock 函数用于加锁和释放锁，它的第二个参数可以是 fcntl.LOCK_SH（共享锁）或 fcntl.LOCK_EX（排他锁），fcntl.LOCK_UN 表示释放锁。

下面是一个使用 fcntl 文件锁的示例：

if __name__ == '__main__':
    file_path = 'data.txt'
    data_to_write = 'Hello, World!'

    write_data(file_path, data_to_write)
    data_read = read_data(file_path)
    print(data_read)  # 输出：Hello, World!

上述代码创建了一个名为 data.txt 的文件，然后使用 write_data 写入数据，接着使用 read_data 读取数据并打印出来。

4. 使用 msvcrt 文件锁

下面是一个使用 msvcrt 文件锁的示例代码：

import msvcrt

def write_data(file_path, data):
    file = open(file_path, 'a')
    msvcrt.locking(file.fileno(), msvcrt.LK_LOCK)  # 加锁
    file.write(data)
    file.flush()
    msvcrt.locking(file.fileno(), msvcrt.LK_UNLOCK)  # 解锁
    file.close()

def read_data(file_path):
    file = open(file_path, 'r')
    msvcrt.locking(file.fileno(), msvcrt.LK_LOCK)  # 加锁
    data = file.read()
    msvcrt.locking(file.fileno(), msvcrt.LK_UNLOCK)  # 解锁
    file.close()
    return data

在上述代码中，msvcrt.locking 函数用于加锁和解锁，它的第二个参数可以是 msvcrt.LK_LOCK（加锁）或 msvcrt.LK_UNLOCK（解锁）。

使用 msvcrt 文件锁的示例代码与前面的示例类似，在此不再重复。