static変数を同時にnewした場合の生成順序は？

Question

以下のjavaのシングルトンのソースコードを読んでいて気になっていたのですが、
同時にHogeクラスがロードされnew Hoge()を生成された場合の順序はどうなるのでしょうか？
「static フィールドの初期化はそのクラスが呼び出される最初の一回しか行われない」
という仕様なのは分かるのですが、内部的に生成順位をどうしているのか気になってしまいました。

public class Hoge {
/* 唯一のインスタンス。 */
private static final Hoge instance = new Hoge();

/**
 * コンストラクタ。
 */
private Hoge() {
}

/**
 * このクラスの唯一のインスタンスを返す。
 */
public static Hoge getInstance() {
    return instance;
}

}

Comments

[swordone]

どういう状況で「同時に」なのでしょうか？

[matsujin_]

ユーザーからのアクションがありHogeクラスがロードされた際の同時になります。

[ozwk]

その「ユーザーからのアクションがありHogeクラスがロードされた」をコードで書いてください

Answer 1

hoge クラス記述完了前に hoge クラスを new してることについての質問ですか？
ほげが final 変数に new されつタイミングは、クラスローダーがメモリにロードしたタイミングです。
java ソースは
ソースを記述
そーすをコンパイルし Hoge.class が生成される。
Hoge.class をテストする main があるソースを記述。
Main.java がコンパイルされて Main.class が生成される。
java コマンドで、Main.class をじっこうする。
このとき、Main クラス内で参照してる Hoge.class がクラスローダでメモリにロードされる。
ロードと同時に、Hoge.class がメモリに展開されるタイミングで、final 変数の初期化が実行される。
main内で、Hoge.getInstance すると、クラスローダで初期化済みの final 変数のオブジェクトが取得できる。
こんな感じです。

Hoge.class は、main が動作終了するまでの間、メモリの特定のエリアに実行可能な状態で保持されます。

Comments

[matsujin_]

返信ありがとうございます！
まさにこの動きを知りたかったのです！
詳細な返答ありがとうございます！！

[退会済みユーザー]

少し細かいですが、クラスがロードされるタイミングと初期化されるタイミングは異なります。
https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-12.html#jls-12.4.1
本Hogeクラスのようなものの典型的な使用法だと、staticフィールドであるinstanceに値が代入される(new Hoge()が実行される)のは初回getInstance()メソッド実行時です。
これは上記リンク先の"A static method declared by T is invoked."に該当する初期化条件です。

いわゆるlazy loadを実現しようとした場合にこの辺りのタイミングが気になるかな、と思います(逆に言えば、そうでもない限りはあまり気にする必要は無いのかもしれませんが)。

以下のリンク先がわかりやすくまとまっています。
http://d.hatena.ne.jp/esmasui/20110212/1297519190

[eripong]

yukihaneさんのコメントを見て、確かにそうだと思いつつ、
クラスがロードされるタイミングと初期化されるタイミングが違うケースが
実際にあり得るかを考えたのですが、
Class.forName("Hoge", false, this.getClass().getClassLoader());
などとすれば、クラスロードはされて初期化されないことがあり得ますね。
Class.forName("Hoge");
だと第二引数にtrueが指定されたことになり、初期化が実行されます。

Answer 2

   private Hoge() { 

としているので、「同時にnew Hoge()を生成され」る場合はありえないと思うのですが、
おそらく、

Hoge myHoge = Hoge.getInstance();

を複数のスレッドで同時に読んだ場合だと解釈してお答えしますと、

    /* 唯一のインスタンス。 */
    private static final Hoge instance = new Hoge(); 

に限らず、staticフィールドの初期化はすべてのスレッドの実行前に行われていると思います。

Comments

[matsujin_]

あああああああ！！！
なるほどです！！
そう言われると納得しました！！
ありがとうございます！！

[kozuchi]

すいません、いまさらですが訂正です。

ipadcaron さん
>クラスローダーがメモリにロードしたタイミングです。

kozuchi
>staticフィールドの初期化はすべてのスレッドの実行前に行われていると思います。

ipadcaron さんが正しいです。間違った答えをしてすいません。

Answer 3

もう、ベストアンサー出ちゃってるけど私ならこうテストします。

public class Hoge {
    /* 唯一のインスタンス。 */ 
    private static final Hoge instance = new Hoge();

    /** 
     * コンストラクタ。 
     */ 
    private Hoge() { 
       System.out.println("new Hoge");
    }

    /** 
     * このクラスの唯一のインスタンスを返す。 
     */ 
    public static Hoge getInstance() { 
        System.out.println("Hoge getInstance");
        return instance; 
    } 
}

public class Main{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("Main");
        Hoge hoge = Hoge.getInstance();  
        System.out.println("End");
    }
}

"new Hoge"が表示されるのは、"Main"の前か、"Hoge getIncetance"の前か"End"の前か？
つまり、プログラムがロードされた時点か、初めてクラスが呼び出された時か、クラス変数は初めて呼び出されたときか？

時間の許す限り実際に動かしてみることは、すごく勉強になる以前にすごく愉しいことだと思います。

Comments

[matsujin_]

返答ありがとうございます！
自分は今回のことで「プログラムをロードする時点」ということを学びました。
なので今後、動きを確認することでとても参考になります。
ありがとうございます。

[iwamoto_takaaki]

うーん。まあ、そういうことならいいけど・・・

https://paiza.io/projects/e/Zgaj_gA8_81P4u7uQXYtXw

Answer 4

シングルトンパターンで考えると質問内容にあるソースコードはちょっとおかしいですね。

public class Hoge { 
    /* 唯一のインスタンス。 */ 
    private static Hoge instance = null;

    /** 
     * コンストラクタ。 
     */ 
    private Hoge() { 
    }

    /** 
     * このクラスの唯一のインスタンスを返す。 
     */ 
    public static Hoge getInstance() { 
        if (instance == null) {
            instance = new Hoge();
        }
        return instance; 
    } 
}

この書き方が一般的な気がします。

質問内容に対する回答でなくてすみません。

Comments

[matsujin_]

返答ありがとうございます。
たしかに自分も最初はこの書き方を目にしていたのですが、以下のサイトで上記の記述だとマルチスレッドによる動きだと複数のオブジェクトが生成されると書かれていました。
https://www.sgnet.co.jp/java/java06_02.html

[退会済みユーザー]

確かにマルチスレッドのときに複数生成される可能性はありますね。
どっちの記述を行うかはシングルトンにしたいインスタンス次第な気がします。
例えばJDBCのConnectionクラスをシングルトンにしたい且つユーザIDやパスワードは外部ファイルなどから取得してくる場合は直接インスタンスは作れないです。
（外部ファイルからではなく値をソースにべた書きすれば作れますが）
その場合はsynchronize等で対応するしかありません。
状況に応じて使い分けることができればそれでいいと思いますよ。

[matsujin_]

なるほど！！
たしかに！
そういう状況もあるということですね。
これじゃなきゃダメだという感覚があったので、勉強になりました！