Java コアナレッジ
最新の Java 機能（17 以降）
// Records (immutable data classes)
public record User(Long id, String name, String email) {}
// Sealed classes
public sealed interface Shape permits Circle, Rectangle {}
public final class Circle implements Shape { }
public final class Rectangle implements Shape { }
// Pattern matching for instanceof
if (obj instanceof String s) {
System.out.println(s.toUpperCase());
}
// Switch expressions
String result = switch (status) {
case ACTIVE -> "Active";
case INACTIVE -> "Inactive";
default -> "Unknown";
};
// Text blocks
String json = """
{
"name": "John",
"age": 30
}
""";
コレクションとストリーム
// Stream operations
List<String> names = users.stream()
.filter(u -> u.isActive())
.map(User::getName)
.sorted()
.collect(Collectors.toList());
// Grouping
Map<Status, List<User>> byStatus = users.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(User::getStatus));
// Optional handling
Optional<User> user = findById(id);
String name = user.map(User::getName).orElse("Unknown");
一般的なパターン
// Builder pattern
User user = User.builder()
.name("John")
.email("[email protected]")
.build();
// Factory method
public static User of(String name, String email) {
return new User(null, name, email);
}
// Dependency Injection (constructor)
@Service
public class UserService {
private final UserRepository repository;
public UserService(UserRepository repository) {
this.repository = repository;
}
}
例外処理
// Custom exception
public class UserNotFoundException extends RuntimeException {
public UserNotFoundException(Long id) {
super("User not found: " + id);
}
}
// Try-with-resources
try (var reader = new BufferedReader(new FileReader(file))) {
return reader.lines().collect(Collectors.toList());
}
静的解析とリント
公式ルールの参照先
スタイルガイド
主なルールカテゴリ
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-checkstyle-plugin</artifactId>
<version>3.3.1</version>
<configuration>
<configLocation>google_checks.xml</configLocation>
</configuration>
</plugin>
有効化すべき重要なルール
| カテゴリ | ルール | ツール |
|---|
| バグ | NullPointerException のリスク | SonarJava S2259 |
| バグ | リソースリーク | SonarJava S2095 |
| セキュリティ | SQL インジェクション | SonarJava S3649 |
| セキュリティ | ハードコードされた認証情報 | SonarJava S2068 |
| 保守性 | 認知的複雑度 | SonarJava S3776 |
| 保守性 | パラメーターが多すぎる | Checkstyle |
本番環境への対応
エラー処理
// Custom exception hierarchy
public abstract class BaseException extends RuntimeException {
private final String errorCode;
private final int httpStatus;
protected BaseException(String message, String errorCode, int httpStatus) {
super(message);
this.errorCode = errorCode;
this.httpStatus = httpStatus;
}
public String getErrorCode() { return errorCode; }
public int getHttpStatus() { return httpStatus; }
}
public class EntityNotFoundException extends BaseException {
public EntityNotFoundException(String entity, Object id) {
super(
String.format("%s not found with id: %s", entity, id),
"NOT_FOUND",
404
);
}
}
// Global exception handler
@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(GlobalExceptionHandler.class);
@ExceptionHandler(BaseException.class)
public ResponseEntity<ErrorResponse> handleBaseException(BaseException ex) {
log.warn("Business error: {}", ex.getMessage());
return ResponseEntity
.status(ex.getHttpStatus())
.body(new ErrorResponse(ex.getErrorCode(), ex.getMessage()));
}
@ExceptionHandler(Exception.class)
public ResponseEntity<ErrorResponse> handleUnexpected(Exception ex) {
log.error("Unexpected error", ex);
return ResponseEntity
.status(500)
.body(new ErrorResponse("INTERNAL_ERROR", "An unexpected error occurred"));
}
}
Null 安全性
// Use Optional properly
public Optional<User> findById(Long id) {
return repository.findById(id);
}
// Never return null from Optional
public User getById(Long id) {
return findById(id)
.orElseThrow(() -> new EntityNotFoundException("User", id));
}
// Use @Nullable and @NonNull annotations
import org.springframework.lang.NonNull;
import org.springframework.lang.Nullable;
public User updateUser(@NonNull Long id, @Nullable String email) {
User user = getById(id);
if (email != null) {
user.setEmail(email);
}
return repository.save(user);
}
// Validation
import jakarta.validation.constraints.*;
public record CreateUserRequest(
@NotBlank @Size(min = 2, max = 100) String name,
@NotBlank @Email String email,
@NotNull @Min(0) Integer age
) {}
ロギング
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.slf4j.MDC;
@Service
public class UserService {
private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(UserService.class);
public User createUser(CreateUserRequest request) {
MDC.put("operation", "createUser");
MDC.put("email", request.email());
log.info("Creating user");
try {
User user = userRepository.save(User.from(request));
log.info("User created successfully: {}", user.getId());
return user;
} catch (Exception e) {
log.error("Failed to create user", e);
throw e;
} finally {
MDC.clear();
}
}
}
テスト
// Unit test with Mockito
@ExtendWith(MockitoExtension.class)
class UserServiceTest {
@Mock
private UserRepository repository;
@InjectMocks
private UserService service;
@Test
void shouldCreateUser() {
// Given
var request = new CreateUserRequest("John", "[email protected]", 30);
var expected = new User(1L, "John", "[email protected]", 30);
when(repository.save(any())).thenReturn(expected);
// When
var result = service.createUser(request);
// Then
assertThat(result).isEqualTo(expected);
verify(repository).save(any());
}
@Test
void shouldThrowWhenUserNotFound() {
// Given
when(repository.findById(1L)).thenReturn(Optional.empty());
// When/Then
assertThatThrownBy(() -> service.getById(1L))
.isInstanceOf(EntityNotFoundException.class)
.hasMessageContaining("User not found");
}
}
// Integration test
@SpringBootTest
@AutoConfigureMockMvc
@Testcontainers
class UserControllerIT {
@Container
static PostgreSQLContainer<?> postgres = new PostgreSQLContainer<>("postgres:16-alpine");
@Autowired
private MockMvc mockMvc;
@Test
void shouldCreateUser() throws Exception {
mockMvc.perform(post("/api/users")
.contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
.content("""
{"name": "John", "email": "[email protected]", "age": 30}
"""))
.andExpect(status().isCreated())
.andExpect(jsonPath("$.id").exists());
}
}
パフォーマンス
// Connection pooling (HikariCP)
// application.yml
spring:
datasource:
hikari:
maximum-pool-size: 10
minimum-idle: 5
connection-timeout: 30000
idle-timeout: 600000
// Caching
@Cacheable(value = "users", key = "#id")
public User findById(Long id) {
return repository.findById(id).orElseThrow();
}
@CacheEvict(value = "users", key = "#user.id")
public User save(User user) {
return repository.save(user);
}
監視メトリクス
| メトリクス | 目標 |
|---|
| テストカバレッジ | > 80% |
| 循環的複雑度 | < 10 |
| SonarQube のバグ | 0 |
| セキュリティ脆弱性 | 0 |
チェックリスト
このスキルを使用しない場合
| シナリオ | 代わりに使用 |
|---|
| Spring Boot フレームワーク | backend-spring-boot スキル |
| Lombok アノテーション | lombok スキル |
| MapStruct によるマッピング | mapstruct スキル |
| JPA/Hibernate | ORM 固有のスキル |
| JUnit を使用したテスト | testing-junit スキル |
アンチパターン
| アンチパターン | 問題点 | 正しい方法 |
|---|
| null を返す | NullPointerException | Optional を使用する |
| 汎用的な Exception をキャッチする | 個別のエラーが隠れる | 個別の例外をキャッチする |
| リソースを閉じない | リソースリーク | try-with-resources を使用する |
| 変更可能な static フィールド | スレッドセーフではない | 不変または同期化されたものを使用する |
| ループ内で文字列を連結する | O(n²) のパフォーマンス | StringBuilder を使用する |
| 空の catch ブロック | 失敗が表面化しない | ログを記録するか、例外を再スローする |
文字列に == を使用する | 参照を比較する | .equals() を使用する |
| equals/hashCode をオーバーライドしない | コレクションが正しく動作しない | 両方をオーバーライドするか、どちらもオーバーライドしない |
すぐに確認できるトラブルシューティング
| 問題 | 原因 | 解決策 |
|---|
| NullPointerException | null 参照へのアクセス | null を確認し、Optional を使用する |
| ClassCastException | 型キャストの誤り | キャスト前に instanceof を使用する |
| ConcurrentModificationException | 反復処理中の変更 | Iterator.remove() を使用する |
| OutOfMemoryError | ヒープの枯渇 | ヒープを増やし、メモリーリークを修正する |
| StackOverflowError | 無限再帰 | 基底条件を追加するか、反復処理を使用する |
| "Cannot find symbol" | コンパイルエラー | インポートとスペルを確認する |
| デッドロック | ロック依存関係の循環 | 一貫したロック順序を使用する |
| リソースリーク | ストリームを閉じていない | try-with-resources を使用する |
参考ドキュメント
