Java synchronized 關鍵字深度解析與實戰規則

核心作用

synchronized 保證同一時間只有一個線程執行被修飾的方法或代碼塊，實現線程安全。

五大核心規則

1. 同一對象的同步代碼塊互斥：兩線程訪問同一對象的 synchronized(this) 塊，同一時刻僅一線程執行。
2. 非同步代碼塊不受影響：一線程進入同步塊時，另一線程仍可訪問該對象的非同步方法。
3. 同一對象的所有同步塊互斥：一線程持有對象鎖，其他線程訪問該對象任意 synchronized(this) 塊均阻塞。
4. 同步方法等同於鎖定整個方法：synchronized method 相當於 synchronized(this){...} 包裹全方法體。
5. 規則對其他對象鎖同樣適用：鎖住 inner 對象則阻塞該對象的所有同步區域。

代碼驗證示例

規則 1：同步塊串行執行

public class Thread1 implements Runnable {
    public void run() {
        synchronized(this) {
            for (int i=0; i<5; i++) 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " loop " + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread1 t1 = new Thread1();
        new Thread(t1, "A").start();
        new Thread(t1, "B").start();
    }
}
// 輸出：A 0-4 後 B 0-4，串行

規則 2：非同步方法可並發

public void m4t1() { synchronized(this){ ... } }
public void m4t2() { ... } // 無 synchronized
// t1 執行 m4t1，t2 執行 m4t2 → 交替輸出，並發

規則 3：同步方法互斥

public synchronized void m4t1() { ... }
public synchronized void m4t2() { ... }
// 即使調用不同方法，同一對象下也串行

規則 4：靜態同步方法鎖 Class 對象

public static synchronized void staticSync() { ... }
// 不同實例調用仍串行，鎖是 Class 對象

規則 5：指定任意對象鎖

synchronized(inner) { inner.m4t1(); } // 鎖 inner
inner.m4t2(); // 非同步，可並發
// 若 m4t2 加 synchronized，則也被阻塞

同步方法 vs 同步塊

最佳實踐

• 優先使用同步塊，縮小鎖範圍。
• 避免在長時間運行的方法（如 run()）上加 synchronized。
• 使用私有 final 對象作為鎖，防止外部干擾：private final Object lock = new Object();

總結

理解 synchronized 的鎖機制、對象鎖與類鎖區別、同步塊優勢，是編寫高併發安全代碼的基礎。