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

时间：2022-08-30 15:58:06

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：

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

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

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

Java代码   inotify-java linux系统监听文件发生变化，实时通知java程序
    1. import java.util.HashMap;  
    2. import java.util.Map;  
    3.   
    4. import com.den_4.inotify_java.Constants;  
    5. import com.den_4.inotify_java.EventQueueFull;  
    6. import com.den_4.inotify_java.Inotify;  
    7. import com.den_4.inotify_java.InotifyEvent;  
    8. import com.den_4.inotify_java.InotifyEventListener;  
    9.   
    10. public class Test {  
    11.     //  
    12.     private static final Map<Integer, String> MASKS = new HashMap<Integer, String>();  
    13.     static {  
    14.         MASKS.put(Constants.IN_ACCESS, "IN_ACCESS");  
    15.         MASKS.put(Constants.IN_MODIFY, "IN_MODIFY");  
    16.         MASKS.put(Constants.IN_ATTRIB, "IN_ATTRIB");  
    17.         MASKS.put(Constants.IN_CLOSE_WRITE, "IN_CLOSE_WRITE");  
    18.         MASKS.put(Constants.IN_CLOSE_NOWRITE, "IN_CLOSE_NOWRITE");  
    19.         MASKS.put(Constants.IN_OPEN, "IN_OPEN");  
    20.         MASKS.put(Constants.IN_MOVED_FROM, "IN_MOVED_FROM");  
    21.         MASKS.put(Constants.IN_MOVED_TO, "IN_MOVED_TO");  
    22.         MASKS.put(Constants.IN_CREATE, "IN_CREATE");  
    23.         MASKS.put(Constants.IN_DELETE, "IN_DELETE");  
    24.         MASKS.put(Constants.IN_DELETE_SELF, "IN_DELETE_SELF");  
    25.         MASKS.put(Constants.IN_MOVE_SELF, "IN_MOVE_SELF");  
    26.         MASKS.put(Constants.IN_UNMOUNT, "IN_UNMOUNT");  
    27.         MASKS.put(Constants.IN_Q_OVERFLOW, "IN_Q_OVERFLOW");  
    28.         MASKS.put(Constants.IN_IGNORED, "IN_IGNORED");  
    29.         MASKS.put(Constants.IN_ONLYDIR, "IN_ONLYDIR");  
    30.         MASKS.put(Constants.IN_DONT_FOLLOW, "IN_DONT_FOLLOW");  
    31.         MASKS.put(Constants.IN_MASK_ADD, "IN_MASK_ADD");  
    32.         MASKS.put(Constants.IN_ISDIR, "IN_ISDIR");  
    33.         MASKS.put(Constants.IN_ONESHOT, "IN_ONESHOT");  
    34.     }  
    35.       
    36.     public static void main(String args[]) {  
    37.         try {  
    38.             Inotify i = new Inotify();  
    39.             InotifyEventListener e = new InotifyEventListener() {  
    40.   
    41.                 public void filesystemEventOccurred(InotifyEvent e) {  
    42.                     System.out.println("inotify event, mask: " + getMask(e.getMask()) + ", name: " + e.getName() + ", now: " + System.currentTimeMillis());  
    43.                 }  
    44.   
    45.                 public void queueFull(EventQueueFull e) {  
    46.                     System.out.println("inotify event queue: " + e.getSource() +  " is full");  
    47.                 }  
    48.             };  
    49.             i.addInotifyEventListener(e);  
    50.             i.addWatch("./test/", Constants.IN_MODIFY);  
    51.         } catch (Throwable e) {  
    52.             e.printStackTrace();  
    53.         }  
    54.     }  
    55.       
    56.     public static String getMask(int mask) {  
    57.         StringBuilder sb = new StringBuilder();  
    58.         for(Integer m : MASKS.keySet()) {  
    59.             if((mask & m) != 0) {  
    60.                 if(sb.length() > 0) {  
    61.                     sb.append("|");  
    62.                 }  
    63.                 sb.append(MASKS.get(m));  
    64.             }  
    65.         }  
    66.         return sb.toString();  
    67.     }  
    68. } 
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