PHP 多執行緒環境下安全寫入檔案實現

問題背景

在高併發或多執行緒環境下，直接寫入檔案易造成資料競爭與損毀。本文提供一套「暫存檔 + 時間戳比對」機制，確保寫入原子性與資料一致性。

核心函數

mfopen：開啟安全檔案控制代碼

function mfopen($file, $mode='w+') {
    $tempfile = generateTempfile('./tempdir', $file);
    preg_match('/b/i', $mode) || ($mode .= 'b'); // 建議加入二進位模式

    if (preg_match('/\w|a/i', $mode) && !is_writable($file)) {
        exit("{$file} is not writable!");
    }

    $filemtime = $filemtime2 = 0;
    $tempdir = dirname($tempfile);
    is_dir($tempdir) || mkdir($tempdir, 0777);

    // 確保複製過程中來源檔案未被修改
    do {
        clearstatcache();
        $filemtime = filemtime($file);
        copy($file, $tempfile);
        $filemtime2 = filemtime($file);
    } while (($filemtime2 - $filemtime) != 0);

    if (!$handler = fopen($tempfile, $mode)) {
        exit('Fail on opening tempfile, write authentication is must on temporary dir!');
    }

    return array(
        0 => $handler,
        1 => $filemtime,
        2 => $file,
        3 => $tempfile,
        4 => $mode
    );
}

mfwrite：安全寫入與同步

function mfwrite(&$handler, $str='') {
    if (strlen($str) > 0) {
        $num = fwrite($handler[0], $str);
        fflush($handler[0]);
    }

    clearstatcache();
    $mtime = filemtime($handler[2]);

    if ($mtime == $handler[1]) {
        // 來源檔未變更，將暫存檔覆寫回來源
        if ($num > 0) {
            copy($handler[3], $handler[2]) || exit;
            $handler[1] = filemtime($handler[3]);
            touch($handler[2], $handler[1], $handler[1]);
        }
    } else {
        // 來源檔已被他人修改，重新載入至暫存檔
        copy($handler[2], $handler[3]) || exit;
        touch($handler[3], $mtime, $mtime);
        $handler[1] = $mtime;
    }
}

generateTempfile：產生唯一暫存檔名

function generateTempfile($tempdir='tempdir', $file) {
    $rand = md5(microtime());
    return "{$tempdir}/{$rand}_".$file;
}

使用範例

$handler = mfopen($file, 'a+');
mfwrite($handler, $str);

機制優勢

• 避免長時間複製期間的資料衝突
• 透過時間戳比對檢測並發修改
• 支援任意檔案類型與寫入模式
• 自動處理暫存目錄建立與權限

改進方向

作者註記 mfwrite 尚有優化空間，實際部署建議加入鎖機制或使用資料庫交易替代檔案操作。