Systemクラスのクラス変数について

〜JavaAPIを読んで見るシリーズ〜　個人メモ用
以外に奥が深かったよSystem.out.printlnの巻

Systemクラスにて宣言されているクラス変数について、色々わからなかったので調べてみました。

System.java

public final static InputStream in = null;
public final static PrintStream out = null;
public final static PrintStream err = null;

【疑問点1】
・System.out.println　の変数 out には null が入っているはずなのに
　なぜprintlnメソッドを呼び出せるのか
・変数outはfinal修飾子であり、nullで初期化しているのであとから変数を
　代入することは不可能なはず?

■final修飾子にあとから値を代入する例

TEST1_final.java

public class TEST1_final {
    public final static String value1 = null;

    public static void main(String[] args) {
        value1 = "aaa";
        System.out.println(value1);
        }
}

■実行結果

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
	final フィールド TEST1_final.value1 には代入できません

	at javaAPI_練習用/TEST1.TEST1_final.main(TEST1_final.java:6)

やはりエラーでした。

というか、System.inとかSystem.outを出力したら変数の中身ある…

public class TEST1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(System.in);
        System.out.println(System.out);
        System.out.println(System.err);
    }
}

■実行結果

java.io.BufferedInputStream@448139f0
java.io.PrintStream@7cca494b
java.io.PrintStream@7ba4f24f

いつ誰が代入したの…

【調べた結果まとめ】
同Systemクラス内にinitializeSystemClassというメソッドがあります。
このメソッド内にて値を設定しています。
ちなみに、このメソッドはJVM初期化時に動いているらしいです。

System.java

    private static void initializeSystemClass() {
        
        …(省略)
        
        setIn0(new BufferedInputStream(fdIn));
        setOut0(newPrintStream(fdOut, props.getProperty("sun.stdout.encoding")));
        setErr0(newPrintStream(fdErr, props.getProperty("sun.stderr.encoding")));

■定義元（同Systemクラス内）

    private static native void setIn0(InputStream in);
    private static native void setOut0(PrintStream out);
    private static native void setErr0(PrintStream err);
（native修飾子がついているので、このメソッドは別言語で実装されていて、そこで値を設定している。）

【疑問への回答】
・Systemクラスの各final変数は同クラス内のinitializeSystemClassメソッドを使って値を代入している。
・低レイヤーな他言語（多分Cとか）で代入している。
・initializeSystemClassはJVMの初期化辺りのタイミングで呼ばれる。
※呼ばれるタイミングについては理解がまだ曖昧です。。調べるの時間かかりそうなので後回し

以上

【参考】
https://stackoverflow.com/questions/19173965/why-are-the-printstream-out-and-inputstream-in-null
https://ytetsuwo.hatenadiary.org/entry/20110816