Javaのsynchronized完全ガイド｜本当の使い方と実務での設計指針を図解で解説

はじめに：synchronizedって「とりあえず付けとけ」じゃない！

Javaを使っていると、マルチスレッド処理の中でよく出てくるキーワードがsynchronized。
「何となく同時アクセスを防ぐために使う」という理解で終わっていませんか？

実は、synchronizedには明確な使いどころと設計のセオリーがあります。
逆に、誤って使うと性能低下やデッドロックなど、実務で深刻な問題を引き起こすことも…。

このブログでは、Java初心者や転職を目指すエンジニアに向けて：

synchronizedの正体
正しい使い方と3つのパターン
よくある誤用と注意点
実務で役立つ設計の考え方

を、図解とコード例でやさしく解説します。

1. synchronizedとは何か？

synchronizedは、Javaで複数スレッドによる同時実行の問題を防ぐためのキーワードです。
主に以下の問題を解決するために使います。

✔ 問題1：競合（Race Condition）

複数のスレッドが同じ変数を同時に更新してしまい、想定外の結果になる。

✔ 問題2：メモリ可視性（Memory Visibility）

あるスレッドが変更した値が、他のスレッドから見えないという問題。

synchronizedは、これらの問題に対してロック（Lock）と可視性保証という2つの機能で対処します。

2. synchronizedの3つの使い方パターン

パターン①：インスタンスメソッドに使う

public synchronized void increment() {
    count++;
}

public synchronized void increment() {

count++;

}

このメソッドに複数スレッドが同時に入ろうとすると、1スレッドずつ順番に実行されます。
ロック対象は「このインスタンス（this）」。

パターン②：staticメソッドに使う

public static synchronized void increment() {
    sharedCount++;
}

public static synchronized void increment() {

sharedCount++;

}

ロック対象はクラスそのもの（ClassName.class）。
全インスタンス共通の静的リソースを扱うときに使用。

パターン③：コードブロックに使う

public void increment() {
    synchronized(lockObject) {
        count++;
    }
}

public void increment() {

synchronized(lockObject) {

count++;

}

ロック対象を任意のオブジェクトにできる。
処理の一部だけを同期したいときに便利。
性能を考えるなら、必要最小限の範囲で同期すべき！

3. synchronizedで何が起きているのか？

synchronizedが働くとき、Javaは次のようなことをしています。

対象オブジェクトの**モニタロック（monitor lock）**を取得
ロックが取れるまで他のスレッドは待機
処理が終わると、ロックを解放

つまり、「一度に一人しか通れない通路」を作ってくれるのがsynchronizedです。

4. 実務での典型的な使い方

✔ カウンターの更新（スレッドセーフな加算）

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

public class Counter {

private int count = 0;

public synchronized void increment() {

count++;

}

public synchronized int getCount() {

return count;

}

複数スレッドからincrement()が呼ばれても、1スレッドずつしか実行されないため、競合が発生しません。

✔ 銀行口座の残高更新（リソースの整合性を守る）

public class BankAccount {
    private int balance = 0;

    public synchronized void deposit(int amount) {
        balance += amount;
    }

    public synchronized void withdraw(int amount) {
        if (balance &gt;= amount) {
            balance -= amount;
        }
    }

    public synchronized int getBalance() {
        return balance;
    }
}

public class BankAccount {

private int balance = 0;

public synchronized void deposit(int amount) {

balance += amount;

}

public synchronized void withdraw(int amount) {

if (balance >= amount) {

balance -= amount;

}

public synchronized int getBalance() {

return balance;

}

複数の操作が絡む場合でも、データの整合性を保つことができます。

5. synchronizedを使うときの注意点

❌ メソッド全体に使いすぎる

public synchronized void process() {
    // 同期の必要がない処理も巻き込んでしまう
    // 時間がかかる処理が多いと、他スレッドが長時間待機
}

public synchronized void process() {

// 同期の必要がない処理も巻き込んでしまう

// 時間がかかる処理が多いと、他スレッドが長時間待機

}

→ 必要な部分だけを同期ブロックで囲むようにするのがベスト。

❌ ロック対象を誤る

synchronized("lock") {
    // Stringは使い回される可能性があるので危険
}

synchronized("lock") {

// Stringは使い回される可能性があるので危険

}

→ private final Object lock = new Object();のように、専用のロックオブジェクトを作るのが安全。

❌ 多重ロックでデッドロックになる

// Aスレッドがobj1 → obj2
// Bスレッドがobj2 → obj1

// Aスレッドがobj1 → obj2

// Bスレッドがobj2 → obj1

→ ロック取得順序を統一する、あるいはタイムアウト付きのLockを使うことで回避できます。

6. synchronized以外の手段

Javaには、より柔軟で高性能なロック機構も用意されています。

✔ ReentrantLock

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();
try {
    // 排他処理
} finally {
    lock.unlock();
}

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();

try {

// 排他処理

} finally {

lock.unlock();

}

明示的なロック／解除が必要
try-finallyで忘れずにunlock！

✔ AtomicInteger などのAtomic系クラス

AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
count.incrementAndGet();

AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

count.incrementAndGet();

軽量で高速な排他処理
カウンターなど単純なケースで最適

7. パフォーマンスを考慮した使い方

同期ブロックの範囲は最小限に！
ボトルネックになりそうな処理にはAtomic系を検討
複数スレッドから同時に読み込むだけなら、読み取りに同期は不要

8. まとめ：synchronizedは設計力を問われる機能

synchronizedは簡単に使えるように見えて、実は設計ミスが致命傷になる機能です。

「どこをロックすべきか？」
「どのオブジェクトにロックをかけるか？」
「ロック範囲は適切か？」
「より適した代替手段はないか？」

こうした判断ができるようになれば、あなたは一人前のJavaプログラマーです！

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