inotify-java linux系统监听文件发生变化，实时通知java程序

时间：2023-03-08 18:56:41

1 Overview
   
最近公司的一个任务需要实时监控文件系统中某个文件的内容变化。由于程序本身由Java编写，因此使用了inotify-
java（http://code.google.com/p/inotify-java/）。inotify-java只是对Linux中
inotify相关的内核调用进行了封装，因此在使用inotify-java之前有必要了解一下inotify。
    
inotify是一种基于inode的文件系统监控机制。从2.6.13-rc3版本起被集成到Linux 内核中，作为dnotify的替代。跟dnotify相比，inotify除了更易于使用之外还有以下主要的优点：

  • inotify使用异步的事件通知机制。
  • 可以监控文件系统中的任何对象（dnotify只能监控目录）。如果inotify监控的是目录，那么在目录中的某个文件发生变化时，inotify可以通知发生变化的文件名（dnotify只能报告有变化，应用程序本身需要判断是哪个文件发生变化）。
  • 对于每个被监控的文件，inotify不需要维护一个打开的文件描述符，因此不会影响unmount之类的操作，相反会在被监控文件所在的文件系统被unmount时得到一个通知。

2 inotify
2.1 interfaces

    如果C库支持inotify，那么在C程序中直接#include <sys/inotify.h> 即可。
    通过int inotify_init
(void)系统调用进行初始化。返回值小于0说明调用失败；否则会在内核中创建一个inotify实例，并且返回对应的文件描述符。该文件描述符用于读
取inotify事件（inotify
event），读取的方式既可以是阻塞式，例如read，也可以是非阻塞式，例如select，poll和epoll（java6已经支持epoll，但
是不支持对FileChannel进行select）。
    通过int inotify_add_watch (int fd, const char *path, __u32
mask)系统调用添加监控（watch）。参数fd是inotify_init调用返回的文件描述符；参数path是监控对象的路径（文件，目录等）；
参数mask是期望得到通知的事件类型的位掩码。inotify可以监控以下类型的事件：opens、closes、reads、writes、
creates、deletes、moves、metadata changes 和
unmounts。可以向一个inotify实例添加多个监控。该系统调用在成功情况下返回一个监控描述符（watch
descriptor），它被用来标识不同的监控。mask参数的可选值如下：

Event Description
IN_ACCESS File was read from.
IN_MODIFY File was written to.
IN_ATTRIB File's metadata (inode or xattr) was changed.
IN_CLOSE_WRITE File was closed (and was open for writing).
IN_CLOSE_NOWRITE File was closed (and was not open for writing).
IN_OPEN File was opened.
IN_MOVED_FROM File was moved away from watch.
IN_MOVED_TO File was moved to watch.
IN_DELETE File was deleted.
IN_DELETE_SELF The watch itself was deleted.
IN_CLOSE IN_CLOSE_WRITE | IN_CLOSE_NOWRITE
IN_MOVE IN_MOVED_FROM | IN_MOVED_TO
IN_ALL_EVENTS Bitwise OR of all events.
IN_ONESHOT One shot support

假设希望监控/home/user1/data.txt文件的读取和修改事件，那么可以使用IN_ACCESS和IN_MODIFY，例如：

  1. int wd;
  2. wd = inotify_add_watch (fd, "/home/user1/data.txt", IN_ACCESS | IN_MODIFY);

假设希望只监控/home/user1/data.txt文件的修改事件一次，那么可以使用IN_MODIFY 和IN_ONESHOT，例如：

  1. int wd;
  2. wd = inotify_add_watch (fd, "/home/user1/data.txt", IN_MODIFY | IN_ONESHOT);

通过int inotify_rm_watch (int fd, int wd)系统调用移除监控。参数fd是inotify_init调用返回的文件描述符；参数wd是要被移除的监控描述符。如果调用成功，那么返回0；否则返回负值。
    通过int close (int fd)系统调用销毁inotify实例，以及关联的所有监控和未决事件。参数fd是inotify_init调用返回的文件描述符。

2.2 configuration

    inotify可以通过procfs和sysctl进行配置。/proc/sys/fs/inotify/目录下有以下三个文件：

  • max_queued_events 最大排队的事件个数。如果排队事件个数达到此值，那么新到的时间会被丢弃，并发送IN_Q_OVERFLOW事件。默认值16,384。
  • max_user_instances 每个用户可以创建的inotify实例最大值。默认值128。
  • max_user_watches 每个用户可以创建的监控的最大值。默认值8,192。

2.3 notifications

    inotify的事件是异步通知的，并且在内部进行了排队。但是对事件的读取必须以同步方式进行。如果以read读取，那么该方法一直阻塞到有事件到达，并且一次会读入所有排队中的事件。inotify的通知事件由inotify_event结构体定义，如下：

  1. struct inotify_event {
  2. __s32 wd;             /* watch descriptor */
  3. __u32 mask;           /* watch mask */
  4. __u32 cookie;         /* cookie to synchronize two events */
  5. __u32 len;            /* length (including nulls) of name */
  6. char name[0];        /* stub for possible name */
  7. };

其中wd是监控描述符，跟调用inotify_add_watch()时返回的监控描述符对应。如果应用程序想知道与之对应的文件，那么应用程序本身需要
建立监控描述符和文件之间的对应关系；mask是事件的位掩码；cookie用于关联两个独立的事件（例如IN_MOVED_FROM和
IN_MOVED_TO事件）；len是name的长度；name是发生事件的对象名，如果监控的是目录，那么name是发生事件的文件名。如果监控的是
文件，那么name是null。
   
如果被监控的目录或者文件被unmount卸载，那么inotify会发送IN_UNMOUNT。假设监控对象是个目录，如果将被监控目录中某个文件移动
到被监控目录外，那么inotify会发送IN_MOVED_FROM事件；如果将被监控目录外的某个文件移动到被监控目录中，那么inotify会发送
IN_MOVED_TO；如果将被监控目录中的某个文件改名（即移动到相同目录中），那么inotify会发送IN_MOVED_FROM和
IN_MOVED_TO两个事件，并且这两个事件的cookie相同。
   
需要注意的是，如果使用vi对被监控的文件进行编辑，那么不会得到IN_MODIFY事件，而是会得到IN_DELETE_SELF、
IN_MOVE_SELF和IN_IGNORED三个事件。这是因为vi其实是在一个副本上进行编辑，保存的时候将原文件覆盖。收到IN_IGNORED
事件说明监控已经自动地从inotify实例中移除（由于监控对象已经被删除，或者所在的文件系统被unmount）。由于监控已被移除，所以
inotify实例以后也不会再发送此文件相关的任何事件。

3 inotify-java

   
inotify-java并不复杂，每个Inotify实例都会创建两个线程：readerThread和queueThread。
readerThread在循环中调用native
read方法接收事件，并将接收到的事件放入BlockingQueue中。queueThread从BlockingQueue中take事件，回调
InotifyEventListener。
   
inotify-java使用起来也比较简单。首先需要实例化inotify对象（在其构造函数中会调用
System.loadLibrary("inotify-java")）；然后在inotify对象上注册InotifyEventListener；
最后通过inotify对象的addWatch方法添加监控即可。以下是段示例代码：

    1. import java.util.HashMap;
    2. import java.util.Map;
    3. import com.den_4.inotify_java.Constants;
    4. import com.den_4.inotify_java.EventQueueFull;
    5. import com.den_4.inotify_java.Inotify;
    6. import com.den_4.inotify_java.InotifyEvent;
    7. import com.den_4.inotify_java.InotifyEventListener;
    8. public class Test {
    9. //
    10. private static final Map<Integer, String> MASKS = new HashMap<Integer, String>();
    11. static {
    12. MASKS.put(Constants.IN_ACCESS, "IN_ACCESS");
    13. MASKS.put(Constants.IN_MODIFY, "IN_MODIFY");
    14. MASKS.put(Constants.IN_ATTRIB, "IN_ATTRIB");
    15. MASKS.put(Constants.IN_CLOSE_WRITE, "IN_CLOSE_WRITE");
    16. MASKS.put(Constants.IN_CLOSE_NOWRITE, "IN_CLOSE_NOWRITE");
    17. MASKS.put(Constants.IN_OPEN, "IN_OPEN");
    18. MASKS.put(Constants.IN_MOVED_FROM, "IN_MOVED_FROM");
    19. MASKS.put(Constants.IN_MOVED_TO, "IN_MOVED_TO");
    20. MASKS.put(Constants.IN_CREATE, "IN_CREATE");
    21. MASKS.put(Constants.IN_DELETE, "IN_DELETE");
    22. MASKS.put(Constants.IN_DELETE_SELF, "IN_DELETE_SELF");
    23. MASKS.put(Constants.IN_MOVE_SELF, "IN_MOVE_SELF");
    24. MASKS.put(Constants.IN_UNMOUNT, "IN_UNMOUNT");
    25. MASKS.put(Constants.IN_Q_OVERFLOW, "IN_Q_OVERFLOW");
    26. MASKS.put(Constants.IN_IGNORED, "IN_IGNORED");
    27. MASKS.put(Constants.IN_ONLYDIR, "IN_ONLYDIR");
    28. MASKS.put(Constants.IN_DONT_FOLLOW, "IN_DONT_FOLLOW");
    29. MASKS.put(Constants.IN_MASK_ADD, "IN_MASK_ADD");
    30. MASKS.put(Constants.IN_ISDIR, "IN_ISDIR");
    31. MASKS.put(Constants.IN_ONESHOT, "IN_ONESHOT");
    32. }
    33. public static void main(String args[]) {
    34. try {
    35. Inotify i = new Inotify();
    36. InotifyEventListener e = new InotifyEventListener() {
    37. public void filesystemEventOccurred(InotifyEvent e) {
    38. System.out.println("inotify event, mask: " + getMask(e.getMask()) + ", name: " + e.getName() + ", now: " + System.currentTimeMillis());
    39. }
    40. public void queueFull(EventQueueFull e) {
    41. System.out.println("inotify event queue: " + e.getSource() +  " is full");
    42. }
    43. };
    44. i.addInotifyEventListener(e);
    45. i.addWatch("./test/", Constants.IN_MODIFY);
    46. } catch (Throwable e) {
    47. e.printStackTrace();
    48. }
    49. }
    50. public static String getMask(int mask) {
    51. StringBuilder sb = new StringBuilder();
    52. for(Integer m : MASKS.keySet()) {
    53. if((mask & m) != 0) {
    54. if(sb.length() > 0) {
    55. sb.append("|");
    56. }
    57. sb.append(MASKS.get(m));
    58. }
    59. }
    60. return sb.toString();
    61. }
    62. }

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