Java线程同步：为何需单独锁log而非仅用synchronized方法？

问题背景 #

我实现了如下Java代码的Account类：

public class Account {
    private static List<Double> log = new ArrayList<Double>();
    private double balance;

    public Account(){balance = 0.0;}

    public synchronized void deposit(double val){
        balance = balance + val;
        log.add(val);
    }

    public synchronized void withdraw(double val){
        balance = balance - val;
        log.add(val);
    }
}

我认为这个同步方式是正确的，因为synchronized方法保证了对log的操作是原子性的，还通过如下测试验证：

Account a = new Account();
Thread t = new Thread(() -> a.deposit(30));
Thread j = new Thread(() -> a.withdraw(20));
t.start();
j.start();
sleep(300);
System.out.println(Account.getLog());

但后来看到另一种实现方案，在方法内部单独对log对象加锁执行add操作：

class Account {
    private static List<Double> log = new ArrayList<Double>();
    private double balance;

    public Account() {
        balance = 0.0;
    }

    public synchronized void deposit(double val) {
        balance = balance + val;
        synchronized (log) {
            log.add(val);
        }
    }

    public synchronized void withdraw(double val) {
        balance = balance - val;
        synchronized (log) {
            log.add(-val);
        }
    }
}

我产生了疑问：为何需要单独锁log，仅用同步方法是否足够？

解答 #

仅用synchronized方法的局限性 #

你的测试能正常运行，是因为只用到了一个Account实例——此时两个线程竞争的是同一个Account实例锁，自然不会同时操作log。但这种方案存在严重的线程安全隐患：

• log是静态变量，属于Account类的共享资源，而非单个实例。如果程序中创建了多个Account实例，不同实例的synchronized方法持有的是各自的实例锁，彼此不互斥。比如线程1操作a1.deposit，线程2操作a2.withdraw，两个线程会同时进入同步方法，并行执行log.add，而ArrayList本身不是线程安全的，这会导致并发修改异常或者日志数据混乱。

单独锁log的必要性 #

单独对log对象加锁，本质是把锁的粒度和共享资源绑定：

• 不管有多少个Account实例，所有线程操作log时都会竞争同一个锁（log对象本身），确保对log的所有修改都是串行执行的，从根本上保证了这个静态共享资源的线程安全，不受实例数量的影响。

额外补充 #

另外，原代码的withdraw方法中log.add(val)是错误的——取款应该记录负数金额，第二种方案的log.add(-val)才是正确的日志记录逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Luca Pedersoli