Java监听文件变化
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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:。
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。
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