Java实现监听文件变化的三种方案详解

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• 背景
• 方案一：定时任务 + File#lastModified
• 方案二：WatchService
• 方案三：Apache Commons-IO
• 小结

背景

在研究规则引擎时，如果规则以文件的形式存储，那么就需要监听指定的目录或文件来感知规则是否变化，进而进行加载。当然，在其他业务场景下，比如想实现配置文件的动态加载、日志文件的监听、FTP文件变动监听等都会遇到类似的场景。

本文给大家提供三种解决方案，并分析其中的利弊，建议收藏，以备不时之需。

方案一：定时任务 + File#lastModified

这个方案是最简单，最能直接想到的解决方案。通过定时任务，轮训查询文件的最后修改时间，与上一次进行对比。如果发生变化，则说明文件已经修改，进行重新加载或对应的业务逻辑处理。

在上篇文章《JDK的一个Bug，监听文件变更要小心了》中已经编写了具体的实例，并且也提出了其中的不足。

这里再把实例代码贴出来：

public class FileWatchDemo {
​
 /**
  * 上次更新时间
  */
 public static long LAST_TIME = 0L;
​
 public static void main(String[] args) throws IOException {
​
  String fileName = "/Users/zzs/temp/1.txt";
  // 创建文件，仅为实例，实践中由其他程序触发文件的变更
  createFile(fileName);
​
  // 执行2次
  for (int i = 0; i < 2; i++) {
   long timestamp = readLastModified(fileName);
   if (timestamp != LAST_TIME) {
    System.out.println("文件已被更新：" + timestamp);
    LAST_TIME = timestamp;
    // 重新加载，文件内容
   } else {
    System.out.println("文件未更新");
   }
  }
 }
​
 public static void createFile(String fileName) throws IOException {
  File file = new File(fileName);
  if (!file.exists()) {
   boolean result = file.createNewFile();
   System.out.println("创建文件：" + result);
  }
 }
​
 public static long readLastModified(String fileName) {
  File file = new File(fileName);
  return file.lastModified();
 }
}

对于文件低频变动的场景，这种方案实现简单，基本上可以满足需求。不过像上篇文章中提到的那样，需要注意Java 8和Java 9中File#lastModified的Bug问题。

但该方案如果用在文件目录的变化上，缺点就有些明显了，比如：操作频繁，效率都损耗在遍历、保存状态、对比状态上了，无法充分利用OS的功能。

方案二：WatchService

在Java 7中新增了java.nio.file.WatchService，通过它可以实现文件变动的监听。WatchService是基于操作系统的文件系统监控器，可以监控系统所有文件的变化，无需遍历、无需比较，是一种基于信号收发的监控，效率高。

public class WatchServiceDemo {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 这里的监听必须是目录
    Path path = Paths.get("/Users/zzs/temp/");
    // 创建WatchService，它是对操作系统的文件监视器的封装，相对之前，不需要遍历文件目录，效率要高很多
    WatchService watcher = FileSystems.getDefault().newWatchService();
    // 注册指定目录使用的监听器，监视目录下文件的变化；
    // PS：Path必须是目录，不能是文件；
    // StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY，表示监视文件的修改事件
    path.register(watcher, StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY);
​
    // 创建一个线程，等待目录下的文件发生变化
    try {
      while (true) {
        // 获取目录的变化:
        // take()是一个阻塞方法，会等待监视器发出的信号才返回。
        // 还可以使用watcher.poll()方法，非阻塞方法，会立即返回当时监视器中是否有信号。
        // 返回结果WatchKey，是一个单例对象，与前面的register方法返回的实例是同一个；
        WatchKey key = watcher.take();
        // 处理文件变化事件：
        // key.pollEvents()用于获取文件变化事件，只能获取一次，不能重复获取，类似队列的形式。
        for (WatchEvent<?> event : key.pollEvents()) {
          // event.kind()：事件类型
          if (event.kind() == StandardWatchEventKinds.OVERFLOW) {
            //事件可能lost or discarded
            continue;
          }
          // 返回触发事件的文件或目录的路径（相对路径）
          Path fileName = (Path) event.context();
          System.out.println("文件更新: " + fileName);
        }
        // 每次调用WatchService的take()或poll()方法时需要通过本方法重置
        if (!key.reset()) {
          break;
        }
      }
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}
复制代码

上述demo展示了WatchService的基本使用方式，注解部分也说明了每个API的具体作用。

通过WatchService监听文件的类型也变得更加丰富：

• ENTRY_CREATE 目标被创建

• ENTRY_DELETE 目标被删除

• ENTRY_MODIFY 目标被修改

• OVERFLOW 一个特殊的Event，表示Event被放弃或者丢失

如果查看WatchService实现类（PollingWatchService）的源码，会发现，本质上就是开启了一个独立的线程来监控文件的变化：

PollingWatchService() {
        // TBD: Make the number of threads configurable
        scheduledExecutor = Executors
            .newSingleThreadScheduledExecutor(new ThreadFactory() {
                 @Override
                 public Thread newThread(Runnable r) {
                     Thread t = new Thread(null, r, "FileSystemWatcher", 0, false);
                     t.setDaemon(true);
                     return t;
                 }});
    }

也就是说，本来需要我们手动实现的部分，也由WatchService内部帮我们完成了。

如果你编写一个demo，进行验证时，会很明显的感觉到WatchService监控文件的变化并不是实时的，有时候要等几秒才监听到文件的变化。以实现类PollingWatchService为例，查看源码，可以看到如下代码：

void enable(Set<? extends Kind<?>> var1, long var2) {
            synchronized(this) {
                this.events = var1;
                Runnable var5 = new Runnable() {
                    public void run() {
                        PollingWatchKey.this.poll();
                    }
                };
                this.poller = PollingWatchService.this.scheduledExecutor.scheduleAtFixedRate(var5, var2, var2, TimeUnit.SECONDS);
            }
        }

也就是说监听器由按照固定时间间隔的调度器来控制的，而这个时间间隔在SensitivityWatchEventModifier类中定义：

public enum SensitivityWatchEventModifier implements Modifier {
    HIGH(2),
    MEDIUM(10),
    LOW(30);
    // ...
}

该类提供了3个级别的时间间隔，分别为2秒、10秒、30秒，默认值为10秒。这个时间间隔可以在path#register时进行传递：

path.register(watcher, new WatchEvent.Kind[]{StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY},
        SensitivityWatchEventModifier.HIGH);

相对于方案一，实现起来简单，效率高。不足的地方也很明显，只能监听当前目录下的文件和目录，不能监视子目录，而且我们也看到监听只能算是准实时的，而且监听时间只能取API默认提供的三个值。

该API在Stack Overflow上也有人提出Java 7在Mac OS下有延迟的问题，甚至涉及到Windows和Linux系统，笔者没有进行其他操作系统的验证，如果你遇到类似的问题，可参考对应的文章，寻求解决方案：https://www.jb51.net/article/249820.htm。

方案三：Apache Commons-IO

方案一我们自己来实现，方案二借助于JDK的API来实现，方案三便是借助于开源的框架来实现，这就是几乎每个项目都会引入的commons-io类库。

引入相应依赖：

<dependency>
  <groupId>commons-io</groupId>
  <artifactId>commons-io</artifactId>
  <version>2.7</version>
</dependency>

注意，不同的版本需要不同的JDK支持，2.7需要Java 8及以上版本。

commons-io对实现文件监听的实现位于org.apache.commons.io.monitor包下，基本使用流程如下：

• 自定义文件监听类并继承 FileAlterationListenerAdaptor 实现对文件与目录的创建、修改、删除事件的处理；
• 自定义文件监控类，通过指定目录创建一个观察者 FileAlterationObserver；
• 向监视器添加文件系统观察器，并添加文件监听器；
• 调用并执行。

第一步：创建文件监听器。根据需要在不同的方法内实现对应的业务逻辑处理。

public class FileListener extends FileAlterationListenerAdaptor {
​
  @Override
  public void onStart(FileAlterationObserver observer) {
    super.onStart(observer);
    System.out.println("onStart");
  }
​
  @Override
  public void onDirectoryCreate(File directory) {
    System.out.println("新建：" + directory.getAbsolutePath());
  }
​
  @Override
  public void onDirectoryChange(File directory) {
    System.out.println("修改：" + directory.getAbsolutePath());
  }
​
  @Override
  public void onDirectoryDelete(File directory) {
    System.out.println("删除：" + directory.getAbsolutePath());
  }
​
  @Override
  public void onFileCreate(File file) {
    String compressedPath = file.getAbsolutePath();
    System.out.println("新建：" + compressedPath);
    if (file.canRead()) {
      // TODO 读取或重新加载文件内容
      System.out.println("文件变更，进行处理");
    }
  }
​
  @Override
  public void onFileChange(File file) {
    String compressedPath = file.getAbsolutePath();
    System.out.println("修改：" + compressedPath);
  }
​
  @Override
  public void onFileDelete(File file) {
    System.out.println("删除：" + file.getAbsolutePath());
  }
​
  @Override
  public void onStop(FileAlterationObserver observer) {
    super.onStop(observer);
    System.out.println("onStop");
  }
}

第二步：封装一个文件监控的工具类，核心就是创建一个观察者FileAlterationObserver，将文件路径Path和监听器FileAlterationListener进行封装，然后交给FileAlterationMonitor。

public class FileMonitor {
  private FileAlterationMonitor monitor;
​
  public FileMonitor(long interval) {
    monitor = new FileAlterationMonitor(interval);
  }
  /**
   * 给文件添加监听
   *
   * @param path     文件路径
   * @param listener 文件监听器
   */
  public void monitor(String path, FileAlterationListener listener) {
    FileAlterationObserver observer = new FileAlterationObserver(new File(path));
    monitor.addObserver(observer);
    observer.addListener(listener);
  }
​
  public void stop() throws Exception {
    monitor.stop();
  }
​
  public void start() throws Exception {
    monitor.start();
​
  }
}

第三步：调用并执行：

public class FileRunner {
​
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    FileMonitor fileMonitor = new FileMonitor(1000);
    fileMonitor.monitor("/Users/zzs/temp/", new FileListener());
    fileMonitor.start();
  }
}

执行程序，会发现每隔1秒输入一次日志。当文件发生变更时，也会打印出对应的日志：

onStart
修改：/Users/zzs/temp/1.txt
onStop
onStart
onStop

当然，对应的监听时间间隔，可以通过在创建FileMonitor时进行修改。

该方案中监听器本身会启动一个线程定时处理。在每次运行时，都会先调用事件监听处理类的onStart方法，然后检查是否有变动，并调用对应事件的方法；比如，onChange文件内容改变，检查完后，再调用onStop方法，释放当前线程占用的CPU资源，等待下次间隔时间到了被再次唤醒运行。

监听器是基于文件目录为根源的，也可以可以设置过滤器，来实现对应文件变动的监听。过滤器的设置可查看FileAlterationObserver的构造方法：

public FileAlterationObserver(String directoryName, FileFilter fileFilter, IOCase caseSensitivity) {
    this(new File(directoryName), fileFilter, caseSensitivity);
}

小结

至此，基于Java实现监听文件变化的三种方案便介绍完毕。经过上述分析及实例，大家已经看到，并没有完美的解决方案，根据自己的业务情况及系统的容忍度可选择最适合的方案。而且，在此基础上可以新增一些其他的辅助措施，来避免具体方案中的不足之处。

到此这篇关于Java实现监听文件变化的三种方法的文章就介绍到这了,更多相关Java监听文件变化内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！