Java synchronized 方法同步深度解析：鎖對象、靜態與非靜態、同步塊最佳實踐

核心原理：每個對象一把鎖

Java 為每個對象關聯一把監視器鎖。synchronized 方法/塊本質是獲取鎖 → 執行臨界區 → 釋放鎖。同一把鎖同一時間只能被一個線程持有。

兩種同步形式對比

非靜態方法同步：this 鎖

public class Test {
    public void method1() { synchronized(this) { /* 臨界區 */ } }
    public synchronized void method2() { /* 臨界區 */ }
    // method1 與 method2 互斥：共用 this 鎖
}

內部類場景：內部類 this 指向內部類實例。若需與外部類同步，用 OuterClass.this：

class Outer {
    class Inner {
        void method3() { synchronized(Outer.this) { } } // 鎖住外部類實例
    }
}

靜態方法同步：Class 鎖

靜態方法無 this，必須用類字面量或 getClass()：

public class Test {
    public static void method1() { synchronized(Test.class) { } }
    public static synchronized void method2() { }
    // 兩方法互斥：共用 Test.class 鎖
}

跨類同步：不同類的靜態方法可共享一把 Class 鎖（如 synchronized(SharedClass.class)）。

關鍵規則與陷阱

1. 靜態 vs 非靜態互不干擾：一線程執行靜態同步方法，另一線程可同時執行同對象的非靜態同步方法（鎖不同）。若共享數據，必須統一鎖策略。
2. 同步塊異常自動釋放：正常退出或拋出異常，JVM 保證 monitorexit 執行。
3. 遞歸重入：同一線程可重複獲取同一把鎖（計數器機制）。
4. 性能代價：synchronized 涉及用戶態/內核態切換、上下文切換，僅在真正併發寫入共享數據時使用。

最佳實踐：縮小臨界區

// ❌ 差：整個方法同步，包含耗時 IO
public synchronized void updateAndLog(Data d) {
    compute(d); saveToDB(d); log.info("done");
}

// ✅ 好：只保護共享數據修改
public void updateAndLog(Data d) {
    Data copy;
    synchronized(this) { copy = compute(d); } // 臨界區極小
    saveToDB(copy); log.info("done"); // 耗時操作移出
}

進階：鍵對象選擇原則

• ✅ private final Object lock = new Object();（專用鎖，封裝性最好）
• ✅ this / ClassName.class（簡單場景）
• ❌ String、包裝類、常量池對象（可能被無關代碼共享）
• ❌ getClass() 於繼承體系中（子類獲取的是子類 Class，破壞同步語義）

總結

掌握 synchronized 的鎖對象語義、靜態/非靜態差異、代碼塊粒度控制，是編寫正確高效併發代碼的基礎。實戰中：優先私有 final 鎖對象、縮小臨界區、避免跨類共享鎖，複雜場景轉用 java.util.concurrent 工具類。