JavaTM Platform Debugger Architecture

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             コンポーネント                         デバッガインタフェース

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 debuggee ----(      |--------------|  <------- JVMTI - Java VM Tool Interface
               \     |  バックエンド |
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 通信チャネル  -(            |  <--------------- JDWP - Java Debug Wire Protocol
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                     |フロントエンド |
                     |--------------|  <------- JDI - Java Debug Interface
                     |      UI      |
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Java Platform Debugger Architecture (JPDA) とは何か

JPDA は、次の 3 つの階層で構成されます。

JVMTI - Java VM Tool Interface

JVMTI は、JVMDI に置き換わるものとして J2SE 5.0 に導入された新しいインタフェースです。VM が提供するデバッグサービスを定義します。

JDWP - Java Debug Wire Protocol

debuggee とデバッガのプロセス間で行われる通信を定義します。

JDI - Java Debug Interface

高レベルの Java 言語インタフェースを定義します。これを使用することにより、ツール開発者は、リモートデバッガアプリケーションを容易に記述できます。

リファレンス実装

• 複数の Sun VM (VM のドキュメントを参照) 上での JVMTI 実装
• JVMTI を使って JDWP のデバッガ側を実装するバックエンド
• JDWP のデバッガ側を使って JDI を実装するフロントエンド
• JDI 上に構築された 2 つの簡単なサンプルデバッガアプリケーション

JPDA の使用

デバッガの中には、より低い層である JDWP (フロントエンドが Java で記述されていない場合) や JVMTI (低レベルの機能を必要とする特殊なデバッガの場合) の上に構築されるものもあります。

debuggee

debuggee とは、デバッグしているプロセスのことです。デバッグしているアプリケーション (表示されていない)、アプリケーションが動作している VM、およびデバッガのバックエンドで構成されます。

Java 仮想マシン (VM)

デバッグしているアプリケーションが動作している VM です。

このデバッガのアーキテクチャは、さまざまな VM 実装で使用できるように設計されています。

この VM では、Java Virtual Machine Debug Interface (JVMTI) が実装されます。

バックエンド

デバッガのバックエンドでは、デバッガのフロントエンドから debuggee VM に対して要求が送信され、さらに要求 (必要なイベントなど) に対する応答がフロントエンドに返信されます。 バックエンドおよびフロントエンド間の通信は、Java Debug Wire Protocol (JDWP) を使用し通信チャネルを介して行われます。 バックエンドは、Java Virtual Machine Debug Interface (JVMTI) を使って debuggee VM と通信します。

Java で記述されたデバッガサポートコードを debuggee 上で実行した場合、debuggee との競合が発生し、ハングアップおよびその他の予期しない動作をする可能性があります。このため、バックエンドはネイティブコードで記述されており、JVMTI は純粋なネイティブインタフェースになっています。

通信チャネル

通信チャネルは、デバッガのフロントエンドおよびバックエンド間のリンクです。これは、次の 2 つの機構で構成されていると考えることができます。

1. コネクタ。コネクタは、フロントエンドとバックエンド間で接続を確立する手段として使用される JDI オブジェクトです。

   JPDA では、次の 3 つのコネクタが定義されています。

   • 待機コネクタ: フロントエンドが、バックエンドからの着信接続を待機する
   • 接続コネクタ: フロントエンドが、すでに実行中のバックエンドに接続する
   • 起動コネクタ: フロントエンドが、debuggee コードおよびバックエンドを実行する Java プロセスを実際に起動する

2. トランスポート。トランスポートは、フロントエンドとバックエンド間でのビットの移動に使用される、基盤となる機構です。
   
   使用されるトランスポート機構は指定されていませんが、ソケット、シリアル回線、および共用メモリが使用されます。ただし、チャネルを介して転送される直列化ビットストリームの形式およびセマンティクスは、Java Debug Wire Protocol (JDWP) に指定されています。
   

J2SE 5.0 から、JPDA にはサービスプロバイダインタフェースが含まれており、これを使うと、コネクタやトランスポートの実装を開発および配置できます。これらのサービスプロバイダインタフェースにより、デバッガやほかのツールベンダーで新しいコネクタ実装を開発し、Sun が提供するソケットおよび共用メモリトランスポートを超える別のトランスポート機構を提供することができます。JDI のサービスプロバイダインタフェースは、com.sun.jdi.connect.spi パッケージで指定されます。

JDI のサービスプロバイダインタフェースに加え、JPDA には Java ^TMDebug Wire Protocol Transport Interface というトランスポートライブラリインタフェースも含まれています。トランスポートライブラリは、ターゲット VM の JDWP エージェントによってロードされ、デバッガとの接続の確立、およびデバッガと VM 間の JDWP パケットのトランスポートに使用されます。

これらの SPI の使用方法の詳細は、「Java^TM Platform Debugger Architecture - サービスプロバイダインタフェース」を参照してください。

フロントエンド

デバッガのフロントエンドには、高レベルの Java Debug Interface (JDI) が実装されています。 このフロントエンドでは、低レベルの Java Debug Wire Protocol (JDWP) の情報が使用されます。

ユーザインタフェース (UI)

デバッガのユーザインタフェースは指定されていません。ツールベンダーから、将来的に使いやすい実装が提供される予定です。ただし、簡単なグラフィカルユーザインタフェース (GUI) の例は提供されています。この GUI 例を、テストツール、またはより高度な GUI を開発するためのひな形として使用することができます。JDB バージョンも、例として使用できます。

これらの UI の例は、Java Debug Interface (JDI) のクライアントになっています。

JVMDI は、VM によって実装されているネイティブインタフェースです。

デバッグのために VM から提供する必要のあるサービスを定義します。それには、情報 (たとえば、現在のスタックフレーム) の要求、アクション (たとえば、ブレークポイントの設定)、通知 (たとえば、ブレークポイントに到達したとき) などのサービスが含まれます。デバッガでは、JVMDI 以外の VM 情報 (Java Native Interface (JNI) など) も使用されますが、JVMDI はすべてのデバッガに固有の情報のソースになります。

VM インタフェースを指定すると、VM 実装側からデバッグアーキテクチャに簡単にプラグインすることができます。また、代替通信チャネルを実装することもできます。このインタフェースに準拠しない VM 実装を使用した場合でも、Java Debug Wire Protocol (JDWP) を介してアクセスすることができます。

関連項目:

JVMTI の仕様
 

debuggee プロセスおよびデバッガのフロントエンド間で転送される情報と要求の形式を定義します。 ただし、トランスポート機構 (ソケット、シリアル回線、共用メモリなど) は定義しません。

このプロトコルの仕様によって、debuggee とデバッガのフロントエンドを、異なる VM 実装または異なるプラットフォーム (その両方が異なってもかまわない) で実行できるようになります。さらに、Java 以外の言語で記述されたフロントエンド、またはネイティブ以外の debuggee (Java など) も使用できるようになります。

情報および要求は、多くの場合、Java Virtual Machine Debug Interface (JVMTI) 層のものです。しかし、帯域幅の問題が発生した場合には、必要な情報および要求が追加されることがあります。たとえば、情報のフィルタ処理やバッチ処理などです。

関連項目:

JDWP の仕様
JDWP のトランスポート仕様
 

フロントエンドによって実装される 100% Pure Java インタフェースです。

ユーザコードレベルでの情報および要求を定義します。

デバッガの実装側では、Java Debug Wire Protocol (JDWP) が直接使用されるか、Java Virtual Machine Debug Interface (JVMTI) が使用されますが、このJDI インタフェースを使用すると、デバッグ機能を開発環境に簡単に統合することができます。すべてのデバッガ開発で JDI 層を使用することをお勧めします。

関連項目:

JDI の仕様

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