Java 單例運行檢測：基於檔案鎖的跨平台實作

需求場景

防止使用者重複啟動同一 Java 應用程式（如桌面客戶端、代理服務），需在啟動早期檢測是否已有實例運行，若是則提示並退出。

核心原理：檔案鎖

• 利用 FileChannel.tryLock() 嘗試獲取**獨佔鎖**。
• 若鎖獲取失敗（返回 null），表示另一進程已持有鎖 → 程式正在運行。
• 鎖檔案存放於使用者家目錄（Windows）或 /usr/temp/（類 Unix），確保跨使用者隔離與寫入權限。
• JVM 進程結束時，作業系統自動釋放檔案鎖，無需手動清理。

完整實作代碼

private static boolean isRunning() {
    boolean running = false;
    try {
        String osName = System.getProperty("os.name");
        String path;
        if (osName.contains("Windows")) {
            path = System.getProperty("user.home") + File.separator;
        } else {
            path = "/usr/temp/";
        }
        File dir = new File(path);
        if (!dir.exists()) dir.mkdirs();

        String lockFile = path + "sms.lock"; // 應用唯一標識
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(lockFile, "rw");
        FileChannel channel = raf.getChannel();
        FileLock lock = channel.tryLock(); // 非阻塞嘗試

        if (lock == null) {
            System.out.println("程式已在運行中。");
            running = true;
        }
        // 註意：此處為示範簡化，實際應將 raf/channel/lock 保持為類成員，
        // 直到程式正常退出，防止被 GC 關閉導致鎖提前釋放。
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return running;
}

關鍵細節與最佳實踐

1. 鎖資源生命週期管理

// 正確模式：主類持有鎖引用
public class App {
    private static FileChannel lockChannel;
    private static FileLock appLock;

    public static void main(String[] args) {
        if (acquireLock()) {
            try { runApplication(); }
            finally { releaseLock(); }
        }
    }
    private static boolean acquireLock() { /* tryLock 並保存 channel/lock */ }
    private static void releaseLock() { /* lock.release(); channel.close(); */ }
}

2. 跨平台路徑處理

• Windows：user.home 通常為 C:\Users\Name，有寫入權限。
• Linux/macOS：/tmp 或 /var/lock 更標準，/usr/temp 可能不存在或需 root 權限。建議使用 System.getProperty("java.io.tmpdir")。

3. 鎖檔案命名

使用應用唯一標識（如 com.myapp.Main.lock），避免不同應用衝突。

4. 替代方案對比

結語

檔案鎖是實現 Java 單例運行檢測的**輕量、跨平台、自清理**首選方案。關鍵在於**持有鎖引用直到程式退出**，並妥善處理跨平台路徑與異常情況。將此檢測置於 main() 最開頭，即可有效防止重複啟動帶來的資源衝突與資料損壞。