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监听日志文件变化的三种方法，推荐第三种！

文件 日志
2023-02-25 18:04:04 时间

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。

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();
  }
 }
}

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。

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。

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