Java 同步機制深度解析：synchronized 鎖對象、作用域與最佳實踐

核心原則

1. synchronized 鎖永遠是物件，而非程式碼片段或方法。
2. 每個物件僅關聯一把鎖。
3. 同步有顯著系統開銷，可能導致死鎖，應盡量避免無謂同步。

三種使用形式與鎖對象

1. 同步實例方法

public synchronized void methodAAA() { ... }

等價於：

public void methodAAA() { synchronized(this) { ... } }

鎖：調用該方法的實例物件 (如 P1)。
含義：同一實例的多執行緒互斥；不同實例 (P2) 互不干擾，可同時進入。

2. 同步區塊

public void method3(SomeObject so) {
    synchronized(so) { ... } // 鎖為 so 物件
}

無明確鎖物件時，可建立專用鎖：

private byte[] lock = new byte[0]; // 零長度 byte[]，建立最經濟 (3 位元碼 vs Object 7 位元碼)
synchronized(lock) { ... }

3. 同步靜態方法 / Class 字面常量

public synchronized static void staticMethod() { ... }
// 等價於
synchronized(Foo.class) { ... }

鎖：Class 物件 (Foo.class)，而非實例。
注意：P1.getClass() 不等同 Foo.class (繼承時不同)，不可用於鎖定類。

關鍵推論

同一類別中，synchronized static 方法與 synchronized 實例方法鎖不同 (Class vs Instance)，不會互斥，並發存取共享資料會導致競態條件。

安全共享資料模式

1. 封裝 + 同步存取器：private 欄位 + synchronized getter/setter，防止外部繞過同步直接修改。
2. 可變物件防禦性複製：若欄位為可變物件 (陣列、Collection)，getter 必須回傳 clone() 或副本，否則外部持有引用可繞過同步修改內部狀態。