Создать строку которую вы хотите записать.
Прочитать файл построчно сравнивая строки с созданной.
Если есть совпадения, то ничего не делать, иначе записать строку в файл.
Верить что в процессе соседний процесс ничего не записал в файл (если процессов несколько)
Или, как подсказывают в комментариях, взять любую БД, тот же sqlite.