Java 線程安全全解析：四種同步方式與五大安全等級

四種同步鎖機制

Java 通過 synchronized 關鍵字提供四種鎖粒度：

1. synchronized method() — 鎖當前對象實例
2. synchronized (objectReference) { /* block */ } — 鎖指定對象
3. static synchronized method() — 鎖類對象（Class 對象）
4. synchronized (ClassName.class) { /* block */ } — 鎖類對象

關鍵點：1 和 2 鎖的是對象實例（一個對象一把鎖）；3 和 4 鎖的是類（該類所有實例共享一把鎖）。synchronized method 鎖的是對象而非方法本身——若兩個線程共享同一引用，調用該類任意 synchronized 方法都會互斥。

協調多方法調用順序

若需保證兩個方法調用順序不可被打斷，可引入專用鎖對象：

class MyLock {
    private final Object lock = new Object();
    public void doInOrder() {
        synchronized(lock) {
            // 先調用 methodA 再調用 methodB，順序不可被打斷
        }
    }
}

五大線程安全等級

參考 Effective Java Item 52：

1. Immutable（不可變）：如 String、Integer，天生線程安全。
2. Thread-safe（線程安全）：如 java.util.Timer，內部同步，可直接並發使用。
3. Conditionally thread-safe（條件線程安全）：如 Vector、Hashtable，單方法安全，但複合操作需外部同步。
4. Thread-compatible（線程兼容）：自身無同步，但可通過 synchronized 輔助實現安全。
5. Thread-hostile（線程敵對）：無論如何都無法安全使用，極少見。

wait/notify 最佳實踐

• 始終在循環中調用 wait()，防止虛假喚醒。
• 優先使用 notifyAll() 而非 notify()，避免信號丟失。

管道通信

Java 提供四個管道類實現生產者-消費者模式：

PipedOutputStream pout1 = new PipedOutputStream();
PipedInputStream pin1 = new PipedInputStream(pout1);
PipedOutputStream pout2 = new PipedOutputStream();
PipedInputStream pin2 = new PipedInputStream(pout2);

Producer prod = new Producer(pout1);
Filter filt = new Filter(pin1, pout2);
Consumer cons = new Consumer(pin2);

prod.start(); filt.start(); cons.start();