Javaツール完全ガイド

Java開発で使用する主要なツールを、実務で使える実装例とベストプラクティスとともに詳しく解説します。

1. Javaツールとは

JDKに含まれるツール

JDKツール
   ├─ jps: 実行中のJavaプロセスの一覧
   ├─ jstat: JVM統計情報の表示
   ├─ jmap: ヒープダンプの取得
   ├─ jstack: スレッドダンプの取得
   ├─ jconsole: JVM監視ツール（GUI）
   ├─ VisualVM: 統合監視ツール（GUI）
   ├─ jhat: ヒープダンプの分析
   └─ javap: クラスファイルの逆アセンブル

2. jps（Java Process Status）

基本的な使用

# 実行中のJavaプロセスの一覧を表示
jps

# 出力例:
# 12345 MyApplication
# 12346 AnotherApp

# 詳細情報を表示
jps -lvm

# 出力例:
# 12345 com.example.MyApplication -Xmx2g -Xms2g

実践的な使用例

# 特定のプロセスを検索
jps | grep MyApp

# プロセスIDを取得して他のツールで使用
PID=$(jps | grep MyApp | awk '{print $1}')
jmap -heap $PID

3. jstat（JVM Statistics）

GC統計の表示

# GC統計を1秒ごとに10回表示
jstat -gc <pid> 1000 10

# 出力例:
#  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
#  0.00  50.00  25.00  75.00  80.00  70.00     10     0.100     2     0.200  0.300

# 各列の意味:
# S0, S1: Survivor領域の使用率
# E: Eden領域の使用率
# O: Old Generationの使用率
# M: Metaspaceの使用率
# YGC: Young GCの回数
# YGCT: Young GCの累計時間
# FGC: Full GCの回数
# FGCT: Full GCの累計時間
# GCT: GCの累計時間

その他の統計情報

# クラスローディング統計
jstat -class <pid> 1000 10

# コンパイラ統計
jstat -compiler <pid> 1000 10

# GC容量統計
jstat -gccapacity <pid> 1000 10

4. jmap（Memory Map）

ヒープダンプの取得

# ヒープダンプの取得
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

# ライブオブジェクトのみ
jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof <pid>

# ヒープの使用状況
jmap -heap <pid>

# ヒストグラム（クラスごとのインスタンス数とサイズ）
jmap -histo <pid>

実践的な使用例

# OOMエラー時の自動ヒープダンプ
java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError \
     -XX:HeapDumpPath=/path/to/dump \
     MyApp

# 定期的なヒープダンプ
while true; do
    jmap -dump:format=b,file=heap_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).hprof <pid>
    sleep 3600  # 1時間ごと
done

5. jstack（Thread Dump）

スレッドダンプの取得

# スレッドダンプの取得
jstack <pid>

# ファイルに出力
jstack <pid> > thread_dump.txt

# デッドロックの検出
jstack <pid> | grep -A 10 "deadlock"

スレッドダンプの分析

# スレッドの状態を確認
jstack <pid> | grep "java.lang.Thread.State"

# 出力例:
# "main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f... nid=0x1234 runnable
# "GC task thread#0" #2 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f... nid=0x1235 runnable

# 特定のスレッドのスタックトレースを確認
jstack <pid> | grep -A 20 "Thread-1"

6. jconsole（Java Monitoring and Management Console）

jconsoleの起動

# jconsoleの起動
jconsole

# 特定のプロセスに接続
jconsole <pid>

# リモート接続
jconsole hostname:port

jconsoleの機能

jconsoleの機能
   ├─ メモリ監視
   ├─ スレッド監視
   ├─ クラス監視
   ├─ VM情報
   └─ MBeanブラウザ

実践的な使用例

# JMX接続を有効にして起動
java -Dcom.sun.management.jmxremote \
     -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 \
     -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false \
     -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false \
     MyApp

# jconsoleで接続
jconsole localhost:9999

7. VisualVM

VisualVMの起動

# VisualVMの起動
jvisualvm

# または
visualvm

VisualVMの機能

VisualVMの機能
   ├─ アプリケーション監視
   ├─ CPUプロファイリング
   ├─ メモリプロファイリング
   ├─ スレッド分析
   ├─ ヒープダンプ分析
   └─ プラグイン機能

実践的な使用例

// VisualVMでプロファイリングするコード
public class ProfilingExample {
    public void processData(List<Data> dataList) {
        for (Data data : dataList) {
            processItem(data);  // VisualVMでCPU使用率を確認
        }
    }

    private void processItem(Data data) {
        // 処理
    }
}

8. jhat（Java Heap Analysis Tool）

ヒープダンプの分析

# ヒープダンプの分析
jhat heap.hprof

# ポートを指定
jhat -port 7000 heap.hprof

# ブラウザでアクセス
# http://localhost:7000

jhatの機能

jhatの機能
   ├─ クラスごとのインスタンス数
   ├─ インスタンスの参照関係
   ├─ OQL（Object Query Language）
   └─ ヒストグラム表示

9. javap（Class File Disassembler）

クラスファイルの逆アセンブル

# クラスファイルの逆アセンブル
javap MyClass

# 詳細情報を表示
javap -c MyClass  # バイトコードを表示
javap -v MyClass  # 詳細情報を表示
javap -p MyClass  # プライベートメンバーも表示

実践的な使用例

# メソッドのシグネチャを確認
javap -p MyClass | grep "public void"

# バイトコードを確認
javap -c MyClass > MyClass.bytecode

10. 実践的なトラブルシューティング

メモリリークの調査

# 1. ヒープ使用状況を確認
jmap -heap <pid>

# 2. ヒストグラムを確認
jmap -histo <pid> | head -20

# 3. ヒープダンプを取得
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

# 4. VisualVMで分析
jvisualvm
# File -> Load -> heap.hprof

デッドロックの調査

# 1. スレッドダンプを取得
jstack <pid> > thread_dump.txt

# 2. デッドロックを検索
grep -A 10 "deadlock" thread_dump.txt

# 3. スレッドの状態を確認
grep "java.lang.Thread.State" thread_dump.txt

パフォーマンス問題の調査

# 1. GC統計を確認
jstat -gc <pid> 1000 10

# 2. CPU使用率が高いスレッドを確認
top -H -p <pid>

# 3. スレッドダンプを取得
jstack <pid> > thread_dump.txt

# 4. VisualVMでCPUプロファイリング
jvisualvm

まとめ

Javaツール完全ガイドのポイント：

jps: 実行中のJavaプロセスの確認
jstat: GC統計の監視
jmap: ヒープダンプの取得
jstack: スレッドダンプの取得
jconsole: JVM監視（GUI）
VisualVM: 統合監視ツール（GUI）
jhat: ヒープダンプの分析
javap: クラスファイルの逆アセンブル

適切なツールの使用により、効率的なデバッグとパフォーマンス分析が可能になります。