本文探讨了在javascript频繁向php服务器传输数据时，因并发写入同一文件导致的竞态条件和数据丢失问题。通过引入php文件锁机制，确保数据写入的原子性，即在同一时间只有一个进程能修改文件，从而有效防止数据丢失，保障数据完整性。
理解并发写入与数据丢失的根源
在现代Web应用中，客户端（如Javascript）向服务器频繁发送数据是常见操作。当多个客户端或单个客户端在短时间内连续向服务器发送数据，并且服务器端需要将这些数据写入同一个文件时，就可能出现数据丢失的问题。这通常是由“竞态条件”（Race Condition）引起的。
考虑以下场景：一个Javascript客户端通过XHR请求向PHP后端发送数据。PHP脚本接收数据后，会读取一个JSON文件，将新数据追加进去，然后将更新后的数据写回文件。
Javascript 客户端代码示例：
const XHR = new XMLHttpRequest();function sendData(data) { XHR.open('POST', 'savedata.php'); XHR.setRequestHeader('Content-type', 'application/x-www-form-urlencoded'); XHR.send('data=' + JSON.stringify(data));}// 假设在短时间内多次调用 sendData(someObject);// 例如：// sendData({ id: 1, value: 'test1' });// sendData({ id: 2, value: 'test2' });登录后复制原始的 PHP 服务器端处理逻辑：
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if (isset($_POST['data'])) { if (file_exists('data.json')) { $file = file_get_contents('data.json'); // 进程A读取文件 $accumulatedData = json_decode($file); // 进程A解码数据 $data = json_decode($_POST['data']); array_push($accumulatedData, $data); // 进程A修改数据 $encodedAccumulatedData = json_encode($accumulatedData); file_put_contents('data.json', $encodedAccumulatedData); // 进程A写入文件 }}登录后复制上述PHP代码存在一个严重的问题。如果两个或多个PHP进程几乎同时执行这段代码：
进程A 读取 data.json。进程B 几乎同时读取 data.json（此时 data.json 的内容与进程A读取时相同）。进程A 将新数据追加到其内存中的 $accumulatedData，并编码。进程B 也将新数据追加到其内存中的 $accumulatedData（基于旧的文件内容），并编码。进程A 将其更新后的数据写入 data.json。进程B 将其更新后的数据写入 data.json，覆盖了进程A写入的内容。结果是，进程A提交的数据会丢失，因为进程B基于一个旧版本的文件内容进行了修改并最终覆盖了文件。
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解决方案：使用文件锁（File Locking）
为了解决这种竞态条件导致的数据丢失问题，我们需要确保对共享资源的访问是原子性的，即在任何给定时间，只有一个进程能够修改文件。PHP提供了 flock() 函数来实现文件锁定。
flock() 函数允许你对一个打开的文件句柄进行读锁或写锁。当一个进程获得文件的独占写锁时，其他试图获取锁的进程将被阻塞，直到当前锁被释放。
使用 flock() 改进的 PHP 服务器端代码：
<?phpif (isset($_POST['data'])) { $filePath = 'data.json'; // 检查文件是否存在，如果不存在则创建空JSON数组 if (!file_exists($filePath)) { file_put_contents($filePath, json_encode([])); } // 以读写模式打开文件 $fp = fopen($filePath, "r+"); if ($fp === false) { // 文件打开失败，可能是权限问题 error_log("Error: Could not open file for locking: " . $filePath); http_response_code(500); // Internal Server Error echo "Server error: Could not process data."; exit; } // 尝试获取独占锁（LOCK_EX）。如果文件已被锁定，此调用将阻塞直到获取锁。 if (flock($fp, LOCK_EX)) { // 成功获取锁，现在可以安全地读取和修改文件 // 读取文件当前内容 // 注意：在获取锁后重新读取文件内容至关重要，以确保获取的是最新数据 $fileContent = stream_get_contents($fp, -1, 0); // 从文件开头读取所有内容 if (empty($fileContent)) { $accumulatedData = []; } else { $accumulatedData = json_decode($fileContent, true); // true表示返回关联数组 if (json_last_error() !== JSON_ERROR_NONE) { // JSON解析错误，可能是文件损坏 error_log("Error: data.json contains invalid JSON. Resetting file. Error: " . json_last_error_msg()); $accumulatedData = []; } } $newData = json_decode($_POST['data'], true); if (json_last_error() !== JSON_ERROR_NONE) { // 客户端发送的JSON数据无效 error_log("Error: Invalid JSON data received from client. data: " . $_POST['data']); http_response_code(400); // Bad Request echo "Invalid data format."; // 释放锁并关闭文件 flock($fp, LOCK_UN); fclose($fp); exit; } // 确保 $accumulatedData 是一个数组 if (!is_array($accumulatedData)) { $accumulatedData = []; } // 追加新数据 array_push($accumulatedData, $newData); $encodedAccumulatedData = json_encode($accumulatedData); // 写入之前，将文件指针移到开头并截断文件，清除旧内容 rewind($fp); // 将文件指针移到文件开头 ftruncate($fp, 0); // 截断文件，清除所有内容 // 将新JSON数据写入文件 fwrite($fp, $encodedAccumulatedData); // 释放锁 flock($fp, LOCK_UN); echo "Data saved successfully."; } else { // 理论上，由于LOCK_EX是阻塞的，此分支很少执行，除非发生系统级错误。 // 但为了健壮性，仍应处理。 error_log("Error: Could not acquire file lock for " . $filePath); http_response_code(503); // Service Unavailable echo "Server is busy, please try again later."; } // 关闭文件句柄 fclose($fp);} else { http_response_code(400); // Bad Request echo "No data received.";}?>登录后复制代码解析与注意事项
fopen($filePath, "r+"): 以读写模式打开文件。r+ 模式允许你读取文件内容，也可以从文件开头写入（会覆盖）。如果文件不存在，fopen 会返回 false。我们增加了在文件不存在时先创建空JSON数组的逻辑。flock($fp, LOCK_EX): 这是核心。它尝试获取文件的独占锁。LOCK_EX 表示独占锁，即同一时间只有一个进程可以持有此锁。如果文件已被其他进程锁定，当前进程将在此处阻塞，直到锁被释放。stream_get_contents($fp, -1, 0): 在获取锁后，我们使用此函数从文件开头读取所有内容。这比 file_get_contents() 更安全，因为它操作的是已打开并锁定的文件句柄，避免了潜在的竞态条件。rewind($fp) 和 ftruncate($fp, 0): 在写入新数据之前，将文件指针重置到文件开头 (rewind())，然后使用 ftruncate($fp, 0) 截断文件，将其大小设置为0，清除所有旧内容。这是确保新数据完整写入的关键步骤。fwrite($fp, $encodedAccumulatedData): 将编码后的新数据写入文件。flock($fp, LOCK_UN): 完成文件操作后，务必释放锁。这允许其他等待的进程获取锁并继续执行。fclose($fp): 关闭文件句柄，释放系统资源。错误处理: 增加了文件打开失败、JSON解析失败、客户端数据无效等情况的错误处理，提高了脚本的健壮性。使用 error_log 记录服务器端错误，并向客户端返回适当的HTTP状态码和消息。JSON解码为关联数组: json_decode($fileContent, true) 将JSON字符串解码为PHP关联数组，这通常比对象更容易操作。替代方案与更高并发场景
虽然文件锁对于中低并发场景有效，但在极高并发环境下，频繁的文件锁定和释放可能会成为性能瓶颈。对于需要处理大量并发写入的场景，以下是更优的替代方案：
数据库: 使用关系型数据库（如MySQL, PostgreSQL）或NoSQL数据库（如MongoDB, Redis）是处理结构化数据的首选。数据库系统本身提供了强大的并发控制机制（事务、行锁等），能够高效、安全地处理并发写入。消息队列（Message Queue）: 对于写入操作可以异步处理的场景，可以将数据先发送到消息队列（如RabbitMQ, Kafka）。后端消费者进程从队列中取出数据，然后以受控的速率写入文件或数据库。这可以平滑峰值流量，提高系统的响应能力和吞吐量。原子写入操作: 某些文件系统或库提供原子性的文件写入操作，即写入要么完全成功，要么完全失败，不会出现中间状态。但这通常需要更底层的系统支持。总结
在服务器端处理并发数据写入时，防止数据丢失是确保数据完整性的关键。通过理解竞态条件，并利用PHP的 flock() 函数实现文件锁定，我们可以有效地避免在文件操作过程中出现数据覆盖和丢失的问题。对于更高级的并发需求，考虑采用数据库或消息队列等成熟的解决方案，以构建更健壮、可扩展的系统。始终记住，在处理共享资源时，原子性操作是保障数据一致性的基石。
以上就是PHP并发数据写入：使用文件锁防止数据丢失的教程的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！
