Java 多線程 Boolean 常量同步風險實測與最佳實踐指南

核心風險點

在 synchronized 中使用 Boolean、Integer、String 等不可變包裝類/常量作為鎖，極易引發兩類隱蔽 Bug：

1. 鎖對象悄悄替換：自動裝箱/拆箱導致變量指向不同常量實例
2. 無關代碼共享同一把鎖：常量池機制使字面量指向同一對象

實測場景一：標誌位翻轉同步失效

private volatile Boolean running = false;
public void toggle() {
    synchronized (running) {
        running = !running; // 裝箱後 running 指向 Boolean.TRUE/FALSE
        // 其他線程可能持有舊 Boolean 對象的鎖，並發執行臨界區
    }
}

多線程並發測試會觀察到臨界區被同時進入，輸出「同步失效」。

實測場景二：獨立業務誤串行

private Boolean lockA = Boolean.FALSE;
private Boolean lockB = false; // 同一常量對象
public void taskA() { synchronized(lockA) { /* 耗時操作 */ } }
public void taskB() { synchronized(lockB) { /* 耗時操作 */ } }

本應並行的 taskA 和 taskB 因共享 Boolean.FALSE 而串行執行，性能大幅下降。

正解：專用不可變鎖對象

// 方案一：Object 鎖（推薦）
private final Object lock = new Object();
// 方案二：new 包裝類（每次 new 創建新對象）
private final Boolean lock = new Boolean(false);
// 方案三：ReentrantLock 顯式鎖
private final Lock lock = new ReentrantLock();

代碼審查檢查清單

• [ ] 是否存在 synchronized(包裝類變量)？
• [ ] 是否存在 synchronized(字符串字面量)？
• [ ] 是否存在 synchronized(基本類型包裝類字段)？
• [ ] 所有同步塊是否使用 private final Object 專用鎖？

延伸：其他不可變類同理