PHP程序中的文件锁、互斥锁、读写锁使用技巧解析
文件锁
全名叫advisoryfilelock,书中有提及。这类锁比较常见，例如mysql,php-fpm启动之后都会有一个pid文件记录了进程id，这个文件就是文件锁。
这个锁可以防止重复运行一个进程，例如在使用crontab时，限定每一分钟执行一个任务，但这个进程运行时间可能超过一分钟，如果不用进程锁解决冲突的话两个进程一起执行就会有问题。
使用PID文件锁还有一个好处，方便进程向自己发停止或者重启信号。例如重启php-fpm的命令为
kill-USR2`cat/usr/local/php/var/run/php-fpm.pid`
发送USR2信号给pid文件记录的进程，信号属于进程通信，会另开一个篇幅。
php的接口为flock，文档比较详细。先看一下定义，boolflock(resource$handle,int$operation[,int&$wouldblock]).
- $handle是文件系统指针，是典型地由fopen()创建的resource(资源)。这就意味着使用flock必须打开一个文件。
- $operation是操作类型。
- &$wouldblock如果锁是阻塞的，那么这个变量会设为1.
需要注意的是，这个函数默认是阻塞的，如果想非阻塞可以在operation加一个bitmaskLOCK_NB.接下来测试一下。
$pid_file="/tmp/process.pid";
$pid=posix_getpid();
$fp=fopen($pid_file,'w+');
if(flock($fp,LOCK_EX|LOCK_NB)){
echo"gotthelock\n";
ftruncate($fp,0);//truncatefile
fwrite($fp,$pid);
fflush($fp);//flushoutputbeforereleasingthelock
sleep(300);//longrunningprocess
flock($fp,LOCK_UN);//释放锁定
}else{
echo"Cannotgetpidlock.Theprocessisalreadyup\n";
}
fclose($fp);
保存为process.php，运行phpprocess.php&,此时再次运行phpprocess.php，就可以看到错误提示。flock也有共享锁，LOCK_SH.
互斥锁和读写锁
sync模块中的Mutex：
Mutex是一个组合词，mutualexclusion。用pecl安装一下sync模块,peclinstallsync。文档中的SyncMutex只有两个方法，lock和unlock，我们就直接上代码测试吧。没有用IDE写，所以cs异常丑陋，请无视。
$mutex=newSyncMutex("UniqueName");
for($i=0;$i<2;$i++){
$pid=pcntl_fork();
if($pid<0){
die("forkfailed");
}elseif($pid>0){
echo"parentprocess\n";
}else{
echo"childprocess{$i}isborn.\n";
obtainLock($mutex,$i);
}
}
while(pcntl_waitpid(0,$status)!=-1){
$status=pcntl_wexitstatus($status);
echo"Child$statuscompleted\n";
}
functionobtainLock($mutex,$i){
echo"process{$i}isgettingthemutex\n";
$res=$mutex->lock(200);
sleep(1);
if(!$res){
echo"process{$i}unabletolockmutex.\n";
}else{
echo"process{$i}successfullygotthemutex\n";
$mutex->unlock();
}
exit();
}
保存为mutex.php,runphpmutex.php,outputis
parentprocess parentprocess childprocess1isborn. process1isgettingthemutex childprocess0isborn. process0isgettingthemutex process1successfullygotthemutex Child0completed process0unabletolockmutex. Child0completed
这里子进程0和1不一定谁在前面。但是总有一个得不到锁。这里SyncMutex::lock(int$millisecond)的参数是millisecond,代表阻塞的时长，-1为无限阻塞。
sync模块中的读写锁：
SyncReaderWriter的方法类似，readlock,readunlock,writelock,writeunlock,成对出现即可，没有写测试代码，应该和Mutex的代码一致，把锁替换一下就可以。
sync模块中的Event：
感觉和golang中的Cond比较像，wait()阻塞，fire()唤醒Event阻塞的一个进程。有一篇好文介绍了Cond,可以看出Cond就是锁的一种固定用法。SyncEvent也一样。
php文档中的例子显示，fire()方法貌似可以用在web应用中。
上测试代码
for($i=0;$i<3;$i++){
$pid=pcntl_fork();
if($pid<0){
die("forkfailed");
}elseif($pid>0){
//echo"parentprocess\n";
}else{
echo"childprocess{$i}isborn.\n";
switch($i){
case0:
wait();
break;
case1:
wait();
break;
case2:
sleep(1);
fire();
break;
}
}
}
while(pcntl_waitpid(0,$status)!=-1){
$status=pcntl_wexitstatus($status);
echo"Child$statuscompleted\n";
}
functionwait(){
$event=newSyncEvent("UniqueName");
echo"beforewaiting.\n";
$event->wait();
echo"afterwaiting.\n";
exit();
}
functionfire(){
$event=newSyncEvent("UniqueName");
$event->fire();
exit();
}
这里故意少写一个fire(),所以程序会阻塞，证明了fire()一次只唤醒一个进程。
pthreads模块
锁定和解锁互斥量:
函数：
pthread_mutex_lock(mutex) pthread_mutex_trylock(mutex) pthread_mutex_unlock(mutex)
用法：
线程用pthread_mutex_lock()函数去锁定指定的mutex变量，若该mutex已经被另外一个线程锁定了，该调用将会阻塞线程直到mutex被解锁。
pthread_mutex_trylock()willattempttolockamutex.However,ifthemutexisalreadylocked,theroutinewillreturnimmediatelywitha"busy"errorcode.Thisroutinemaybeusefulinpthread_mutex_trylock().
尝试着去锁定一个互斥量，然而，若互斥量已被锁定，程序会立刻返回并返回一个忙错误值。该函数在优先级改变情况下阻止死锁是非常有用的。线程可以用pthread_mutex_unlock()解锁自己占用的互斥量。在一个线程完成对保护数据的使用，而其它线程要获得互斥量在保护数据上工作时，可以调用该函数。若有一下情形则会发生错误：
- 互斥量已经被解锁
- 互斥量被另一个线程占用
互斥量并没有多么“神奇”的，实际上，它们就是参与的线程的“君子约定”。写代码时要确信正确地锁定，解锁互斥量。
Q：有多个线程等待同一个锁定的互斥量，当互斥量被解锁后，那个线程会第一个锁定互斥量？
A：除非线程使用了优先级调度机制，否则，线程会被系统调度器去分配，那个线程会第一个锁定互斥量是随机的。
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
typedefstructct_sum
{
intsum;
pthread_mutex_tlock;
}ct_sum;
void*add1(void*cnt)
{
pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));
for(inti=0;i<50;i++)
{
(*(ct_sum*)cnt).sum+=i;
}
pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));
pthread_exit(NULL);
return0;
}
void*add2(void*cnt)
{
pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));
for(inti=50;i<101;i++)
{
(*(ct_sum*)cnt).sum+=i;
}
pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));
pthread_exit(NULL);
return0;
}
intmain(void)
{
pthread_tptid1,ptid2;
ct_sumcnt;
pthread_mutex_init(&(cnt.lock),NULL);
cnt.sum=0;
pthread_create(&ptid1,NULL,add1,&cnt);
pthread_create(&ptid2,NULL,add2,&cnt);
pthread_join(ptid1,NULL);
pthread_join(ptid2,NULL);
printf("sum%d\n",cnt.sum);
pthread_mutex_destroy(&(cnt.lock));
return0;
}
信号量
sync模块中的信号量：
SyncSemaphore文档中显示，它和Mutex的不同之处，在于Semaphore一次可以被多个进程(或线程)得到，而Mutex一次只能被一个得到。所以在SyncSemaphore的构造函数中，有一个参数指定信号量可以被多少进程得到。
publicSyncSemaphore::__construct([string$name[,integer$initialval[,bool$autounlock]]])就是这个$initialval(initialvalue)
$lock=newSyncSemaphore("UniqueName",2);
for($i=0;$i<2;$i++){
$pid=pcntl_fork();
if($pid<0){
die("forkfailed");
}elseif($pid>0){
echo"parentprocess\n";
}else{
echo"childprocess{$i}isborn.\n";
obtainLock($lock,$i);
}
}
while(pcntl_waitpid(0,$status)!=-1){
$status=pcntl_wexitstatus($status);
echo"Child$statuscompleted\n";
}
functionobtainLock($lock,$i){
echo"process{$i}isgettingthelock\n";
$res=$lock->lock(200);
sleep(1);
if(!$res){
echo"process{$i}unabletolocklock.\n";
}else{
echo"process{$i}successfullygotthelock\n";
$lock->unlock();
}
exit();
}
这时候两个进程都能得到锁。
- sysvsem模块中的信号量
- sem_get创建信号量
- sem_remove删除信号量（一般不用）
- sem_acquire请求得到信号量
- sem_release释放信号量。和sem_acquire成对使用。
$key=ftok('/tmp','c');
$sem=sem_get($key);
for($i=0;$i<2;$i++){
$pid=pcntl_fork();
if($pid<0){
die("forkfailed");
}elseif($pid>0){
//echo"parentprocess\n";
}else{
echo"childprocess{$i}isborn.\n";
obtainLock($sem,$i);
}
}
while(pcntl_waitpid(0,$status)!=-1){
$status=pcntl_wexitstatus($status);
echo"Child$statuscompleted\n";
}
sem_remove($sem);//finallyremovethesem
functionobtainLock($sem,$i){
echo"process{$i}isgettingthesem\n";
$res=sem_acquire($sem,true);
sleep(1);
if(!$res){
echo"process{$i}unabletogetsem.\n";
}else{
echo"process{$i}successfullygotthesem\n";
sem_release($sem);
}
exit();
}
这里有一个问题，sem_acquire()第二个参数$nowait默认为false，阻塞。我设为了true，如果得到锁失败，那么后面的sem_release会报警告PHPWarning: sem_release():SysVsemaphore4(key0x63000081)isnotcurrentlyacquiredin/home/jason/sysvsem.phponline33,所以这里的release操作必须放在得到锁的情况下执行，前面的几个例子中没有这个问题，没得到锁执行release也不会报错。当然最好还是成对出现，确保得到锁的情况下再release。
此外，ftok这个方法的参数有必要说明下，第一个必须是existing,accessable的文件,一般使用项目中的文件，第二个是单字符字符串。返回一个int。
输出为
parentprocess parentprocess childprocess1isborn. process1isgettingthemutex childprocess0isborn. process0isgettingthemutex process1successfullygotthemutex Child0completed process0unabletolockmutex. Child0completed