標準入力のScannerを1度closeしたら、2度と標準入力できない理由を調べた

概要

Javaで標準入力ストリームのScannerを1度close()すると、再度Scannerクラスのインスタンスを生成しても標準入力ができなくなります。

Sample.java

Scanner sc1 = new Scanner(System.in);
sc1.close();
Scanner sc2 = new Scanner(System.in);
String input = sc2.nextLine(); // NoSuchElementException

理由は、「標準入力ストリームはプログラム開始時に開き、sc生成時に開くわけではない。一方で、sc.close()すると標準入力ストリームが閉じてしまうため」です。

「当たり前じゃん」と思ったらそれでOK。
以下、もう少し詳しく説明します。

私が誤解していた点

私は上述のエラーについて、「Scannerクラスのインスタンスを新しく生成しているんだから、読み込めてもいいのでは？」と思っていました。
これは、Scannerクラスとストリームの関係があいまいだったゆえの誤解です。

実際は new Scanner(System.in);
においてストリームはSystem.inです。
inはSystemクラスのstaticフィールドであり、InputStream型です。

System.java

/**
* The "standard" input stream. This stream is already
* open and ready to supply input data. Typically this stream
* corresponds to keyboard input or another input source specified by
* the host environment or user.
*/
public final static InputStream in = null;

sc.close()すると何が起きる？

scというスキャナをクローズするわけですが、その際に可能ならストリームも閉じます。
つまり、以下のコードでは、標準入力ストリームSystem.inが閉じます。

Sample.java

Scanner sc = new Scanner(System.in);
sc.close();

Scanner.close()を読むと、確かにsource（ここではSystem.in）に対してsource.close()を試みています。
なお、sourceはScannerインスタンス生成時の引数です。また、InputStreamはCloseableです。

Scanner.java

public void close() {
    if (closed)
        return;
    if (source instanceof Closeable) {
        try {
            ((Closeable)source).close();
        } catch (IOException ioe) {
           lastException = ioe;
        }
    }
    sourceClosed = true;
    source = null;
    closed = true;
    }

サンプルコードを用いた解説

Sample.java

//プログラム開始
//既に標準入力ストリームは開いている

//スキャナを生成したが、ここで標準入力ストリームが開くわけではない
Scanner sc1 = new Scanner(System.in);

//スキャナを閉じると同時に、System.in（標準入力ストリーム）も閉じる
sc1.close();

//スキャナを生成したが、ここで標準入力ストリームが開くわけではない
Scanner sc2 = new Scanner(System.in);

//標準入力ストリームが開いていないのでエラー
String input = sc2.nextLine(); // NoSuchElementException

//プログラム終了時に標準入力ストリームが開いていた場合、自動で閉じる
//プログラム終了

System.inを引数にスキャナを生成しても標準入力ストリームは開きませんが、sc.close()するとSystem.inまでclose()するということです。
これが、標準入力のスキャナを1度closeしたら、（再度スキャナを生成しても）2度と標準入力できない理由です。

eclipseが警告してくる理由（推測）

これ、実用上は「毎回Scannerクラスのインスタンスを生成する必要はない」「標準入力ストリームはプログラム終了時に自動的に閉じるから、明示的に閉じる必要はない」というだけの話です。

でも、eclipseで次のようなプログラムを書くと警告してくるんですよね。

Sample2.java

public static void main(String args[]) {
    inputName();
    inputName();
}
static void inputName() {
    Scanner sc = new Scanner(System.in); 
    //リソース·リーク：scが閉じられることはありません
    String name = sc.nextLine();
    System.out.println("名前：" + name);
}

「へぇ、じゃあ閉じます」と思ってinputNameの最後にsc.close()を追加すると、エラーが出るわけです。

なんなんだという感じですが、これはスキャナが標準入力ストリーム専用ではないことに起因すると推測しています。
つまり、scは明示的に閉じるべきストリームのスキャナかもしれないので、eclipseが保守的に警告を出してくれている、ということです。
標準入力ストリームの場合はこの警告は無視して構いません。

未解決点

①標準入力ストリームをclose()したあと、無理やり改めて開く方法は存在する？

そもそも「ストリームを閉じる」って具体的に何が起きている？？
InputStream.close()のコードを呼んでも分からなかった（抽象クラスだし）

②標準入力ストリームは具体的にはどう開いている？

「プログラム開始時に自動で開く」らしいけど、特別な実行が行われている？それとも通常のクラスと同様の処理がされている？
後者なら、System.inはstaticフィールドだから、Systemクラスが最初に使われる時にメモリにロードされるはず。でもSystemクラスはインスタンス生成不能だし、プログラム開始時にSystem.inを呼び出しているということ？
①と合わせて、ストリーム周りやJVMの本質的な理解が必要そう。