JAVA鎖機制：對象鎖與類鎖

在多線程編程中，合理使用鎖機制是保證數據一致性和線程安全的關鍵。本文將通過示例詳細講解 Java 中的對象鎖和類鎖的原理、用法及區別。

一、未加鎖的并發問題

先看一段未加鎖的代碼：

public class SynchronizedTest {private int shareField = 0;public void add() {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}public static void main(String[] args) {SynchronizedTest sync = new SynchronizedTest();new Thread(() -> {for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync.add();}}).start();new Thread(() -> {for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync.add();}}).start();}
}

上述代碼啟動兩個線程，每個線程各自循環10萬次，對 shareField 進行自增。理論上，最終 shareField 應為 200000，但實際運行結果往往小于 200000：

當前線程：Thread-0 當前的shareField為：199994
當前線程：Thread-0 當前的shareField為：199995
...

原因在于多個線程并發修改同一變量，導致數據競爭。

---

二、對象鎖

對象鎖用于保護同一個實例的資源，確保同一時刻只有一個線程能訪問被鎖定的代碼塊。

1. 鎖定非靜態方法

public class SynchronizedTest {private int shareField = 0;public synchronized void add() {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}// 省略 main 方法
}

synchronized 修飾非靜態方法時，鎖的是當前實例對象 (this)。

2. 鎖定 this 對象（代碼塊）

有時只需對方法中的部分代碼加鎖，可以使用同步代碼塊：

public void add() {synchronized (this) {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}
}

3. 鎖定特定對象

也可以指定其他對象作為鎖：

private final Object obj = new Object();
public void add() {synchronized (obj) {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}
}

對象鎖特點

• 鎖對象：當前實例（this）或指定對象
• 多線程訪問同一實例的同步方法時互斥
• 不同實例之間互不影響

---

三、類鎖

類鎖用于保護類級別的資源（如靜態變量），確保同一時刻只有一個線程能訪問被鎖定的靜態資源。

1. 鎖定靜態方法

public static synchronized void add() {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);
}

synchronized 修飾靜態方法時，鎖的是類的 Class 對象。

2. 鎖定 class 對象

public void add() {synchronized (SynchronizedTest.class) {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}
}

3. 鎖定靜態實例變量

private static final Object obj = new Object();
public void add() {synchronized (obj) {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}
}

類鎖特點

• 鎖對象：類的 Class 對象或靜態實例變量
• 所有實例共享同一把鎖，實現全局互斥

---

四、對象鎖與類鎖的區別

選擇對象鎖還是類鎖，取決于需要保護的變量是實例級還是類級（靜態）。

例如：

public class SynchronizedTest {private static int shareField = 0;public void add() {synchronized (this) {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}}public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {SynchronizedTest sync1 = new SynchronizedTest();for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync1.add();}}).start();new Thread(() -> {SynchronizedTest sync2 = new SynchronizedTest();for (int n = 0; n < 100000; n++) {sync2.add();}}).start();}
}

上述代碼中，兩個線程分別操作不同實例，但都修改靜態變量 shareField。此時對象鎖無法保證線程安全，需使用類鎖：

public void add() {synchronized (SynchronizedTest.class) {shareField++;System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 當前的shareField為：" + shareField);}
}

---

五、總結

特性	對象鎖	類鎖
鎖對象	當前實例（this）/obj	類的Class對象/靜態實例變量
作用范圍	同一實例間互斥	所有實例間互斥
適用場景	保護實例級變量	保護類級變量（靜態變量）
并發影響	不同實例間無互斥	所有實例共享同一把鎖
實現方式	synchronized方法/代碼塊	static synchronized方法/class鎖對象

合理選擇鎖的類型，是實現高效并發和線程安全的關鍵。