データベースシステムでは、データの一貫性と完全性を確保するため、複数プロセスによる同時書き込みを防止する機構が必要です。協調型ロックプロトコルでは、プロセス間で相互に協調し、特定の規則に従ってロック取得を決定します。 書き込み操作を行うプロセスは、事前にロックを要求する必要があります。ロックが利用可能な場合、プロセスはロックを取得し操作を実行します。操作完了後、プロセスはロックを解放し、他のプロセスが利用できるようにします。

協調型ロックプロトコルの実装例

import java.nio.file.*;
import java.nio.channels.*;

public class FileLockHandler {
    private final Path lockPath;
    private FileChannel channel;
    private FileLock activeLock;

    public FileLockHandler(String fileName) throws IOException {
        this.lockPath = Paths.get(fileName);
        this.channel = FileChannel.open(lockPath, 
            StandardOpenOption.CREATE, 
            StandardOpenOption.WRITE);
    }

    public boolean acquireLock() throws IOException {
        activeLock = channel.tryLock();
        return activeLock != null;
    }

    public void releaseLock() {
        if (activeLock != null) {
            try {
                activeLock.release();
            } catch (IOException ex) {
                // 例外処理
            }
        }
        try {
            channel.close();
        } catch (IOException ex) {
            // 例外処理
        }
    }

    public static void executeWithLock() {
        FileLockHandler handler = new FileLockHandler("db.lock");
        try {
            if (handler.acquireLock()) {
                // データベース操作実行
            } else {
                System.out.println("ロック取得失敗: 他プロセスが使用中");
            }
        } finally {
            handler.releaseLock();
        }
    }
}

ポートベースロック機構の実装

import java.net.*;

public class PortBasedLock {
    private ServerSocket lockSocket;

    public PortBasedLock(int portNum) throws IOException {
        this.lockSocket = new ServerSocket(portNum);
    }

    public boolean attemptLock() {
        try {
            lockSocket.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", lockSocket.getLocalPort()));
            return true;
        } catch (BindException e) {
            return false;
        }
    }

    public void release() {
        try {
            lockSocket.close();
        } catch (IOException ex) {
            // 例外処理
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        PortBasedLock locker = null;
        try {
            locker = new PortBasedLock(54321);
            if (locker.attemptLock()) {
                // データベース処理実行
            }
        } catch (IOException e) {
            // 例外処理
        } finally {
            if (locker != null) locker.release();
        }
    }
}