使用 System.IO.File 辅助方法的“顺序”文件 I/O 是否安全？答案

【问题标题】：Is "sequential" file I/O with System.IO.File helper methods safe?使用 System.IO.File 辅助方法的“顺序”文件 I/O 是否安全？
【发布时间】：2015-09-07 07:52:04
【问题描述】：

我刚看到这个问题：Is it safe to use static methods on File class in C#?。总而言之，OP 有一个IOException，因为此 ASP.NET 代码 sn-p 中正在使用文件：

var text= File.ReadAllText("path-to-file.txt");
// Do something with text
File.WriteAllText("path-to-file.txt");

我的第一个想法是，由于多个 ASP.NET 重叠请求，这是一个简单并发访问问题。我会解决将 I/O 集中到一个同步的线程安全类（或删除文件以支持其他东西）的问题。我阅读了两个答案，当我正要对其中一个投反对票时，我看到了这些用户是谁，我想 h* 并停止了。

我会同时引用它们（然后请参阅原始答案以获取更多上下文）。

对于本 OP 段落：

我猜测文件读取操作有时不会在写入操作发生之前关闭文件[...]

回答说：

正确。文件系统不能很好地支持原子更新 [...] 使用 FileStream 无济于事 [...] 文件内部没有魔法。为了您的方便，它只是使用了 FileStream 包装。

但是我看不到任何原子操作（读取 + 后续写入）和并行（由于部分重叠的多线程请求）可能会导致并发访问。即使是 atomic I/O 操作（读 + 写）也会有完全相同的问题。好的 FileStream 可能是异步的，但这不是 File.ReadAllText() 和 File.WriteAllText() 使用它的方式。

另一个答案让我更加困惑，它说：

虽然根据文档，此方法保证文件句柄关闭，但即使引发异常，也不能保证关闭的时间在方法返回之前发生：关闭可以异步完成。

什么？ MSDN 说方法将打开、读取和关闭文件（也在异常情况下）。这种方法是否有可能异步关闭文件？操作系统会推迟CloseHandle() 吗？在哪些情况下？为什么？

简而言之：这只是一个误解还是CloseHandle()是异步的？我错过了非常重要的东西？

【问题讨论】：

我不同意该线程中的答案。当 Windows API 从 CloseHandle() 返回时，该句柄将关闭。如果有异常，那是因为有多个线程同时访问它。由于File.ReadAllLines() 最终使用CloseHandle() 关闭文件，因此文件将在返回时关闭。如果这不是真的，所有的地狱都会崩溃。我很确定另一个问题中提到的错误是由于多线程问题造成的。
@MatthewWatson 我同意你的观点，它会破坏我们一半的代码。我问只是因为那些用户代表（以防它是一个远程无证奇怪的角落案例）。
事实上，如果您考虑一种用于日志文件（打开、追加、刷新、关闭）的常见模式，其中会发生非常频繁的更新，如果您不能保证可以重新打开，事情很快就会变得很糟糕关闭后不久的文件。（可能存在涉及其他类型句柄的实例，但其工作方式不同，但对于打开单个实例的基本文件句柄，它们将确定性地关闭。）
@MatthewWatson 只要只有一个句柄，而且是同步的，你是对的。 FileStream 将只有一个句柄，所以这很好，它也将与 File.ReadXXX 同步。您提到的用于日志文件的通用模式 是错误的 （关闭之前的冗余刷新是一个小例子） - 它只是错误地不足以在任何时候完全失败。就可维护性而言，这是最糟糕的错误。也就是说，在这种情况下，问题出在其他地方 - 其他东西正在触及同一个文件。这在 ASP.NET 中非常很常见。
文件系统是邪恶的，并且每时每刻都在密谋破坏您的代码。当面对文件系统逃跑时，像小女孩一样尖叫通常是最好的方法。

标签： c# .net io

【解决方案1】：

如果您查看CloseHandle 文档，它指出每个打开句柄的方法都有关于如何关闭它的描述：

创建这些对象的函数的文档表示完成后应使用 CloseHandle 对象，以及之后对对象的待处理操作会发生什么句柄已关闭。 通常，CloseHandle 会使指定对象句柄，递减对象的句柄计数，以及执行对象保留检查。在对象的最后一个句柄之后已关闭，则从系统中删除该对象。

当您查看 CreateFile 文档时，它是这样说的：

当应用程序使用返回的对象句柄完成时 CreateFile，使用 CloseHandle 函数关闭句柄。 这不是只释放系统资源，但可以对事物产生更广泛的影响例如共享文件或设备以及将数据提交到磁盘。

我会发现 CloseHandle 会在异步保留文件以进行额外检查的同时关闭底层句柄是很奇怪的。这会削弱操作系统对调用者的许多保证，并且会成为许多错误的来源。

【讨论】：

确实如此。以下代码可能会失败（除非其他线程正在访问同一个文件）的想法是荒谬的：while (true) { File.WriteAllText("test.txt", "1\n2\n3\n"); File.ReadAllText("test.txt"); }

【解决方案2】：

您问题中的前两个引号不应该相关。当File.* 完成时，或者当您关闭FileStream 时，文件会立即解锁。从来没有任何一种“缠绵”。如果有，您将永远无法在不重新启动的情况下再次安全地访问同一个文件。

May 的回答假定问题中的代码正在并行运行多次。如果不是，那么该代码显然是安全的。

但是我没有看到任何对原子操作的期望......即使是原子 I/O 操作（读 + 写）也会有完全相同的问题。

确实如此。我不知道为什么我在回答中对此发表了声明（虽然它是正确的。只是不相关）。

关闭的时间不保证在方法返回之前发生：关闭可以异步完成。

我不知道他为什么这么说，因为在我能想到的任何情况下都是不正确的。关闭句柄会立即生效。

我认为你对情况的理解是完全准确的。显然，我们的答案不明确，而且有点误导……对此感到抱歉。

【讨论】：

关闭句柄会立即生效 - 只要该句柄只有一个用户。不过，File 上的静态方法总是如此（以及大多数其他托管 API）。