这篇文章主要介绍了PHP程序中的文件锁、互斥锁、读写锁使用技巧解析,其中重点讲解了sync模块和pthreads模块中的使用实例,需要的朋友可以参考下

文件锁

全名叫 advisory file lock, 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，bool flock ( 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 bitmask LOCK_NB. 接下来测试一下。

1. $pid_file = "/tmp/process.pid"; 
2. $pid = posix_getpid(); 
3. $fp = fopen($pid_file, 'w+'); 
4. if(flock($fp, LOCK_EX | LOCK_NB)){ 
5.   echo "got the lock \n"; 
6.   ftruncate($fp, 0);   // truncate file 
7.   fwrite($fp, $pid); 
8.   fflush($fp);      // flush output before releasing the lock 
9.   sleep(300); // long running process 
10.   flock($fp, LOCK_UN);  // 释放锁定 
11. } else { 
12.   echo "Cannot get pid lock. The process is already up \n"; 
13. } 
14. fclose($fp); 

保存为 process.php，运行php process.php &, 此时再次运行php process.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，mutual exclusion。用pecl安装一下sync模块, pecl install sync，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。

1. $mutex = new SyncMutex("UniqueName"); 
2.  
3. for($i=0; $i<2; $i++){ 
4.   $pid = pcntl_fork(); 
5.   if($pid <0){ 
6.     die("fork failed"); 
7.   }elseif ($pid>0){ 
8.     echo "parent process \n"; 
9.   }else{ 
10.     echo "child process {$i} is born. \n"; 
11.     obtainLock($mutex, $i); 
12.   } 
13. } 
14.  
15. while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) {  
16.   $status = pcntl_wexitstatus($status);  
17.   echo "Child $status completed\n";  
18. } 
19.  
20. function obtainLock ($mutex, $i){ 
21.   echo "process {$i} is getting the mutex \n"; 
22.   $res = $mutex->lock(200); 
23.   sleep(1); 
24.   if (!$res){ 
25.     echo "process {$i} unable to lock mutex. \n"; 
26.   }else{ 
27.     echo "process {$i} successfully got the mutex \n"; 
28.     $mutex->unlock(); 
29.   } 
30.   exit(); 
31. } 

保存为mutex.php, run php mutex.php, output is

1. parent process  
2. parent process  
3. child process 1 is born.  
4. process 1 is getting the mutex  
5. child process 0 is born.  
6. process 0 is getting the mutex  
7. process 1 successfully got the mutex  
8. Child 0 completed 
9. process 0 unable to lock mutex.  
10. Child 0 completed 

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

1. for($i=0; $i<3; $i++){ 
2.   $pid = pcntl_fork(); 
3.   if($pid <0){ 
4.     die("fork failed"); 
5.   }elseif ($pid>0){ 
6.     //echo "parent process \n"; 
7.   }else{ 
8.     echo "child process {$i} is born. \n"; 
9.     switch ($i) { 
10.     case 0: 
11.       wait(); 
12.       break; 
13.     case 1: 
14.       wait(); 
15.       break; 
16.     case 2: 
17.       sleep(1); 
18.       fire(); 
19.       break; 
20.     } 
21.   } 
22. } 
23.  
24. while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) {  
25.   $status = pcntl_wexitstatus($status);  
26.   echo "Child $status completed\n";  
27. } 
28.  
29. function wait(){ 
30.   $event = new SyncEvent("UniqueName"); 
31.   echo "before waiting. \n"; 
32.   $event->wait(); 
33.   echo "after waiting. \n"; 
34.   exit(); 
35. } 
36.  
37. function fire(){ 
38.   $event = new SyncEvent("UniqueName"); 
39.   $event->fire(); 
40.   exit(); 
41. } 

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() will attempt to lock a mutex. However, if the mutex is already locked, the routine will return immediately with a "busy" error code. This routine may be useful in pthread_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。

1. #include<stdlib.h>  
2. #include<stdio.h>  
3. #include<unistd.h>  
4. #include<pthread.h>  
5.  
6. typedef struct ct_sum  
7. {  
8.   int sum;  
9.   pthread_mutex_t lock;  
10. }ct_sum;  
11.  
12. void * add1(void *cnt)  
13. {     
14.   pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));  
15.   for(int i=0; i < 50; i++)  
16.   { 
17.     (*(ct_sum*)cnt).sum += i;    
18.   }  
19.   pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));  
20.   pthread_exit(NULL);  
21.   return 0;  
22. }  
23. void * add2(void *cnt)  
24. {     
25.   pthread_mutex_lock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));  
26.   for(int i=50; i<101; i++)  
27.   {   
28.      (*(ct_sum*)cnt).sum += i;   
29.   }  
30.   pthread_mutex_unlock(&(((ct_sum*)cnt)->lock));  
31.   pthread_exit(NULL);  
32.   return 0;  
33. }  
34.    
35. int main(void)  
36. { 
37.   pthread_t ptid1, ptid2;  
38.   ct_sum cnt;  
39.   pthread_mutex_init(&(cnt.lock), NULL);  
40.   cnt.sum=0;  
41.    
42.   pthread_create(&ptid1, NULL, add1, &cnt);  
43.   pthread_create(&ptid2, NULL, add2, &cnt);  
44.     
45.   pthread_join(ptid1,NULL);  
46.   pthread_join(ptid2,NULL); 
47.  
48.   printf("sum %d\n", cnt.sum); 
49.   pthread_mutex_destroy(&(cnt.lock));  
50.  
51.   return 0;  
52. } 

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。

public SyncSemaphore::__construct ([ string $name [, integer $initialval [, bool $autounlock ]]] ) 就是这个$initialval (initial value)

1. $lock = new SyncSemaphore("UniqueName", 2); 
2.  
3. for($i=0; $i<2; $i++){ 
4.   $pid = pcntl_fork(); 
5.   if($pid <0){ 
6.     die("fork failed"); 
7.   }elseif ($pid>0){ 
8.     echo "parent process \n"; 
9.   }else{ 
10.     echo "child process {$i} is born. \n"; 
11.     obtainLock($lock, $i); 
12.   } 
13. } 
14.  
15. while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) {  
16.   $status = pcntl_wexitstatus($status);  
17.   echo "Child $status completed\n";  
18. } 
19.  
20. function obtainLock ($lock, $i){ 
21.   echo "process {$i} is getting the lock \n"; 
22.   $res = $lock->lock(200); 
23.   sleep(1); 
24.   if (!$res){ 
25.     echo "process {$i} unable to lock lock. \n"; 
26.   }else{ 
27.     echo "process {$i} successfully got the lock \n"; 
28.     $lock->unlock(); 
29.   } 
30.   exit(); 
31. } 

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。

1. $key = ftok('/tmp', 'c'); 
2.  
3. $sem = sem_get($key); 
4.  
5. for($i=0; $i<2; $i++){ 
6.   $pid = pcntl_fork(); 
7.   if($pid <0){ 
8.     die("fork failed"); 
9.   }elseif ($pid>0){ 
10.     //echo "parent process \n"; 
11.   }else{ 
12.     echo "child process {$i} is born. \n"; 
13.     obtainLock($sem, $i); 
14.   } 
15. } 
16.  
17. while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) {  
18.   $status = pcntl_wexitstatus($status);  
19.   echo "Child $status completed\n";  
20. } 
21. sem_remove($sem); // finally remove the sem 
22.  
23. function obtainLock ($sem, $i){ 
24.   echo "process {$i} is getting the sem \n"; 
25.   $res = sem_acquire($sem, true); 
26.   sleep(1); 
27.   if (!$res){ 
28.     echo "process {$i} unable to get sem. \n"; 
29.   }else{ 
30.     echo "process {$i} successfully got the sem \n"; 
31.     sem_release($sem); 
32.   } 
33.   exit(); 
34. } 

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 PHP Warning:  sem_release(): SysV semaphore 4 (key 0x63000081) is not currently acquired in /home/jason/sysvsem.php on line 33, 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

1. parent process  
2. parent process  
3. child process 1 is born.  
4. process 1 is getting the mutex  
5. child process 0 is born.  
6. process 0 is getting the mutex  
7. process 1 successfully got the mutex  
8. Child 0 completed 
9. process 0 unable to lock mutex.  
10. Child 0 completed

Tags: PHP文件锁 PHP互斥锁

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