Webサービスや設定ファイルで広く使われているXML(Extensible Markup Language)。このXMLを処理する方法として、長年DOMやSAXが使われてきました。
しかし、これらには「メモリを大量に消費する」「プログラミングが複雑」といった問題がありました。そこで登場したのがStAX(Streaming API for XML:スタックス)という新しい処理方式です。
StAXはプル型のストリーミング処理を採用し、シンプルなコードで効率的にXMLを扱えるんです。特に大容量のXMLファイルを処理する場合に威力を発揮します。
この記事では、StAXの基本から他の処理方式との違い、実際の使い方まで、分かりやすく解説していきます。XML処理に悩んでいる開発者の方、必見です!
StAX(Streaming API for XML)とは?新世代のXMLパーサー

StAX(Streaming API for XML)は、XMLドキュメントをストリーミング方式で処理するためのJava APIです。
「StAX」は「スタックス」と読みます。
基本的な定義
StAXは、XMLファイルを先頭から順番に読み進めながら処理する方式です。
イメージ:
- 本を最初から1ページずつ読んでいくような処理
- 必要な部分だけ取り出せる
- 全体をメモリに読み込む必要がない
Java標準APIの一部
StAXはJSR 173として標準化され、Java SE 6以降に標準搭載されています。
JAXP(Java API for XML Processing)の一部として提供されるため、追加のライブラリなしで使用できるんですね。
主なパッケージ:
javax.xml.stream:StAXのコアAPIjavax.xml.stream.events:イベントベースのAPIjavax.xml.stream.util:ユーティリティクラス
XML処理の歴史:DOM、SAXからStAXへ
StAXを理解するには、従来のXML処理方式を知ることが重要です。
XML処理の3つの主要方式
1. DOM(Document Object Model)
- 最も古典的な方式
- 1990年代後半から使用
2. SAX(Simple API for XML)
- DOMの欠点を補うために登場
- イベント駆動型の処理
3. StAX(Streaming API for XML)
- DOMとSAXの良いところを組み合わせた最新方式
- 2000年代初頭に登場
それぞれの特徴を見ていきましょう。
DOM(Document Object Model)の特徴
処理方式:
- XMLファイル全体をツリー構造としてメモリに読み込む
- すべてのノード(要素)にランダムアクセス可能
メリット:
- 直感的で分かりやすい
- 双方向の移動が可能(親から子、子から親)
- データの変更や追加が容易
デメリット:
- メモリ消費が大きい(ファイルサイズの数倍)
- 大容量ファイルでは使用不可能
- 読み込みに時間がかかる
向いている場面:
- 小さなXMLファイル
- ドキュメント全体にアクセスする必要がある場合
- データの変更や編集
SAX(Simple API for XML)の特徴
処理方式:
- イベント駆動型のストリーミング処理
- パーサーがXMLを読みながらイベントを発生させる
- プッシュ型(パーサーが主導権を持つ)
メリット:
- メモリ効率が良い
- 大容量ファイルも処理可能
- 処理速度が速い
デメリット:
- プログラミングが複雑
- イベントハンドラーを実装する必要がある
- 制御の流れが分かりにくい
- 後戻りができない
向いている場面:
- 大容量XMLファイルの解析
- 読み取り専用の処理
- 特定の要素だけを抽出
StAXの特徴:プル型ストリーミング処理
StAXは、DOMとSAXの良いところを組み合わせた方式です。
プル型とプッシュ型の違い
プッシュ型(SAX):
- パーサーが主導権を持つ
- パーサーが「次はこの要素だよ」と通知してくる
- アプリケーションは受け身
イメージ:
- 先生が「次はこれを読んで」と指示する授業
プル型(StAX):
- アプリケーションが主導権を持つ
- アプリケーションが「次の要素をください」と要求
- 能動的な制御
イメージ:
- 自分のペースでページをめくりながら読む読書
StAXの基本的な動作
処理の流れ:
- XMLリーダーを作成
- 「次の要素を読む」メソッドを呼び出す
- 要素の種類を判定(開始タグ、終了タグ、テキストなど)
- 必要な情報を取得
- 次の要素へ進む(2に戻る)
コードの流れ:
while (reader.hasNext()) {
int event = reader.next();
if (event == START_ELEMENT) {
// 開始タグの処理
} else if (event == CHARACTERS) {
// テキストの処理
}
}
特徴:
- 通常のループ処理と同じ感覚
- 制御の流れが明確
- デバッグが容易
StAXの2つのAPI:カーソル型とイベント型
StAXには2つの異なるAPIが用意されています。
1. カーソル型API(XMLStreamReader)
特徴:
- より低レベルで効率的
- カーソルを進めながら要素を読む
- メモリ効率が最も良い
主なインターフェース:
XMLStreamReader:読み取り用XMLStreamWriter:書き込み用
動作イメージ:
XMLStreamReader reader = factory.createXMLStreamReader(input);
while (reader.hasNext()) {
int eventType = reader.next();
switch (eventType) {
case XMLStreamConstants.START_ELEMENT:
String name = reader.getLocalName();
// 開始タグの処理
break;
case XMLStreamConstants.CHARACTERS:
String text = reader.getText();
// テキストの処理
break;
case XMLStreamConstants.END_ELEMENT:
// 終了タグの処理
break;
}
}
メリット:
- 処理速度が速い
- メモリ使用量が最小
- 直接的な制御
デメリット:
- コードがやや冗長
- イベントの判定処理が必要
2. イベント型API(XMLEventReader)
特徴:
- より高レベルで使いやすい
- XMLイベントオブジェクトを扱う
- オブジェクト指向的
主なインターフェース:
XMLEventReader:読み取り用XMLEventWriter:書き込み用
動作イメージ:
XMLEventReader reader = factory.createXMLEventReader(input);
while (reader.hasNext()) {
XMLEvent event = reader.nextEvent();
if (event.isStartElement()) {
StartElement startElement = event.asStartElement();
String name = startElement.getName().getLocalPart();
// 開始タグの処理
} else if (event.isCharacters()) {
Characters characters = event.asCharacters();
String text = characters.getData();
// テキストの処理
}
}
メリット:
- コードが読みやすい
- オブジェクトとして扱える
- イベントを後で処理できる
デメリット:
- カーソル型より若干遅い
- メモリ使用量がやや多い
どちらを選ぶべきか
カーソル型(XMLStreamReader)を選ぶ場合:
- パフォーマンス最優先
- 大容量ファイルの処理
- メモリが限られている
イベント型(XMLEventReader)を選ぶ場合:
- コードの読みやすさ重視
- イベントの保存や再利用が必要
- 柔軟な処理が必要
実際には、性能差は小さいため、読みやすさでイベント型を選ぶケースも多いです。
DOMとの詳細比較
StAXとDOMの違いを具体的に見ていきましょう。
処理方式の違い
DOM:
// ファイル全体を読み込み
Document doc = builder.parse(file);
// ツリーを自由に移動
Element root = doc.getDocumentElement();
NodeList children = root.getChildNodes();
// どの要素にもアクセス可能
Element specific = (Element) doc.getElementById("id");
StAX:
// ストリーミング処理
XMLStreamReader reader = factory.createXMLStreamReader(file);
// 順番に読み進める
while (reader.hasNext()) {
reader.next();
// 必要な要素だけ処理
}
メモリ使用量の比較
具体例:100MBのXMLファイル
DOM:
- メモリ使用量:300~500MB
- ファイルサイズの3~5倍
- OutOfMemoryErrorのリスク
StAX:
- メモリ使用量:数MB程度
- ファイルサイズに依存しない
- 大容量ファイルでも安定
アクセス方式の違い
DOM:
- ランダムアクセス可能
- 後戻りも自由
- 双方向の移動
StAX:
- シーケンシャル(順次)アクセスのみ
- 基本的に後戻り不可
- 前方向のみの移動
変更操作の違い
DOM:
- データの変更が容易
- 要素の追加・削除が可能
- ファイルへの書き戻しも簡単
StAX:
- 読み取り専用が基本
- 変更には別のAPIが必要
- 書き込みには
XMLStreamWriterを使用
パフォーマンス比較
小さなファイル(1MB以下):
- DOM:読み込みに数十ミリ秒
- StAX:読み込みに数ミリ秒
- 大きな差はない
大きなファイル(100MB以上):
- DOM:読み込みに数秒~数十秒、メモリ不足の可能性
- StAX:読み込み時間は短く、メモリは一定
SAXとの詳細比較

StAXとSAXは両方ともストリーミング処理ですが、アプローチが異なります。
制御の流れの違い
SAX(プッシュ型):
// ハンドラーを実装
class MyHandler extends DefaultHandler {
@Override
public void startElement(String uri, String localName,
String qName, Attributes attributes) {
// パーサーから呼び出される
if (qName.equals("book")) {
// 処理
}
}
@Override
public void characters(char[] ch, int start, int length) {
// パーサーから呼び出される
}
}
// パーサーに制御を渡す
SAXParser parser = factory.newSAXParser();
parser.parse(file, new MyHandler());
StAX(プル型):
// 自分で制御
XMLStreamReader reader = factory.createXMLStreamReader(file);
while (reader.hasNext()) {
int event = reader.next();
if (event == START_ELEMENT && reader.getLocalName().equals("book")) {
// 自分のタイミングで処理
String title = processBook(reader);
}
}
プログラミングの複雑さ
SAX:
- イベントハンドラーの実装が必要
- 状態管理が複雑
- コールバック地獄になりやすい
StAX:
- 通常のループ処理
- 状態管理が簡単
- 制御の流れが明確
エラーハンドリング
SAX:
- エラーハンドラーの実装が必要
- 処理の中断が難しい
StAX:
- 通常の例外処理
- いつでも処理を中断可能
パフォーマンス
処理速度:
- SAX:わずかに速い(プッシュ型のため)
- StAX:ほぼ同等
メモリ使用量:
- SAX:最小限
- StAX:ほぼ同等
実用上の差:
- ほとんどの場合、違いは無視できるレベル
どちらを選ぶべきか
SAXを選ぶ理由:
- 既存のSAXコードがある
- 最高速度が必要(わずかな差)
- SAXに慣れている
StAXを選ぶ理由:
- 新規プロジェクト
- コードの読みやすさ重視
- 柔軟な処理が必要
- 現代のプロジェクトではStAXが推奨される
StAXの実装例:実際のコードで見る
実際にStAXを使ってXMLを処理する例を見ていきましょう。
XMLファイルの例
まず、処理対象のXMLです:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<library>
<book id="1">
<title>Effective Java</title>
<author>Joshua Bloch</author>
<price>4500</price>
</book>
<book id="2">
<title>Clean Code</title>
<author>Robert Martin</author>
<price>3800</price>
</book>
</library>
カーソル型API(XMLStreamReader)の実装
import javax.xml.stream.*;
import java.io.FileInputStream;
public class StAXCursorExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// ファクトリを作成
XMLInputFactory factory = XMLInputFactory.newInstance();
// リーダーを作成
FileInputStream input = new FileInputStream("library.xml");
XMLStreamReader reader = factory.createXMLStreamReader(input);
String currentElement = null;
String bookId = null;
// XMLを読み進める
while (reader.hasNext()) {
int event = reader.next();
switch (event) {
case XMLStreamConstants.START_ELEMENT:
currentElement = reader.getLocalName();
if ("book".equals(currentElement)) {
// 属性を取得
bookId = reader.getAttributeValue(null, "id");
System.out.println("Book ID: " + bookId);
}
break;
case XMLStreamConstants.CHARACTERS:
String text = reader.getText().trim();
if (!text.isEmpty() && currentElement != null) {
switch (currentElement) {
case "title":
System.out.println(" Title: " + text);
break;
case "author":
System.out.println(" Author: " + text);
break;
case "price":
System.out.println(" Price: " + text);
break;
}
}
break;
case XMLStreamConstants.END_ELEMENT:
if ("book".equals(reader.getLocalName())) {
System.out.println("---");
}
break;
}
}
// リソースを閉じる
reader.close();
input.close();
}
}
イベント型API(XMLEventReader)の実装
import javax.xml.stream.*;
import javax.xml.stream.events.*;
import java.io.FileInputStream;
public class StAXEventExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// ファクトリを作成
XMLInputFactory factory = XMLInputFactory.newInstance();
// イベントリーダーを作成
FileInputStream input = new FileInputStream("library.xml");
XMLEventReader reader = factory.createXMLEventReader(input);
String currentElement = null;
// イベントを処理
while (reader.hasNext()) {
XMLEvent event = reader.nextEvent();
if (event.isStartElement()) {
StartElement startElement = event.asStartElement();
currentElement = startElement.getName().getLocalPart();
if ("book".equals(currentElement)) {
// 属性を取得
Attribute idAttr = startElement.getAttributeByName(
new QName("id"));
if (idAttr != null) {
System.out.println("Book ID: " + idAttr.getValue());
}
}
} else if (event.isCharacters()) {
Characters characters = event.asCharacters();
String text = characters.getData().trim();
if (!text.isEmpty() && currentElement != null) {
switch (currentElement) {
case "title":
System.out.println(" Title: " + text);
break;
case "author":
System.out.println(" Author: " + text);
break;
case "price":
System.out.println(" Price: " + text);
break;
}
}
} else if (event.isEndElement()) {
EndElement endElement = event.asEndElement();
if ("book".equals(endElement.getName().getLocalPart())) {
System.out.println("---");
}
}
}
// リソースを閉じる
reader.close();
input.close();
}
}
XML書き込みの例(XMLStreamWriter)
import javax.xml.stream.*;
import java.io.FileOutputStream;
public class StAXWriterExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// ファクトリを作成
XMLOutputFactory factory = XMLOutputFactory.newInstance();
// ライターを作成
FileOutputStream output = new FileOutputStream("output.xml");
XMLStreamWriter writer = factory.createXMLStreamWriter(output, "UTF-8");
// XML宣言
writer.writeStartDocument("UTF-8", "1.0");
writer.writeCharacters("\n");
// ルート要素
writer.writeStartElement("library");
writer.writeCharacters("\n ");
// book要素
writer.writeStartElement("book");
writer.writeAttribute("id", "1");
writer.writeCharacters("\n ");
// title要素
writer.writeStartElement("title");
writer.writeCharacters("Effective Java");
writer.writeEndElement();
writer.writeCharacters("\n ");
// author要素
writer.writeStartElement("author");
writer.writeCharacters("Joshua Bloch");
writer.writeEndElement();
writer.writeCharacters("\n ");
// book終了
writer.writeEndElement();
writer.writeCharacters("\n");
// library終了
writer.writeEndElement();
// ドキュメント終了
writer.writeEndDocument();
// リソースを閉じる
writer.flush();
writer.close();
output.close();
}
}
StAXのメリット:なぜ選ばれるのか
StAXが現代のXML処理で推奨される理由をまとめます。
1. メモリ効率の良さ
最大の利点:
- ファイルサイズに関係なく一定のメモリ使用量
- 数GBのXMLファイルでも処理可能
- OutOfMemoryErrorの心配がない
具体的な数値:
- DOMの1/100~1/1000のメモリ消費
- 10GB以上のファイルでも数MBのメモリで処理
2. プログラミングの簡潔さ
コードの分かりやすさ:
- 通常のループ処理と同じ感覚
- 制御フローが明確
- デバッグが容易
SAXとの比較:
- コールバック不要
- 状態管理が簡単
- コード量が少ない
3. 柔軟な処理制御
自由度の高さ:
- 必要な部分だけ読み取れる
- いつでも処理を中断できる
- 条件分岐が自然に書ける
例:
while (reader.hasNext()) {
int event = reader.next();
if (条件に合致) {
// 処理を実行
} else {
// スキップ
continue;
}
if (目的達成) {
break; // 即座に終了
}
}
4. 双方向処理(読み書き)
XMLStreamWriter:
- 読み取りと同じ感覚で書き込み
- APIの一貫性
- 学習コストが低い
変換処理が簡単:
// 読み取りながら変換して書き込み
while (reader.hasNext()) {
XMLEvent event = reader.nextEvent();
if (変換が必要) {
// 変換して書き込み
writer.add(変換後のイベント);
} else {
// そのまま書き込み
writer.add(event);
}
}
5. パフォーマンス
処理速度:
- DOMより高速
- SAXとほぼ同等
- 大容量ファイルで特に有利
起動時間:
- ファイル全体の読み込み不要
- すぐに処理開始
- ユーザー体験の向上
6. 標準API
Java標準:
- 追加ライブラリ不要
- どの環境でも動作
- 長期的なサポート保証
ポータビリティ:
- プラットフォーム非依存
- 異なる環境間で移植が容易
StAXのデメリット:考慮すべき点
優れた特性を持つStAXですが、欠点もあります。
1. ランダムアクセス不可
制限:
- 順番にしか読めない
- 後戻りができない
- 全体構造の把握が難しい
不向きな処理:
- ドキュメント全体の変更
- 複雑な相互参照の解決
- ツリー構造の操作
2. XPath非対応
XPathとは:
- XML要素を指定する言語
- 例:
/library/book[@id='1']/title
StAXでの対応:
- XPathを直接使えない
- 自分でパス判定を実装する必要
- コードが煩雑になる可能性
3. 検証機能の制限
DTDやスキーマ検証:
- 完全な検証は難しい
- 別のツールとの組み合わせが必要
- DOMの方が検証に向いている
4. 学習曲線
初心者には:
- イベントの種類を理解する必要
- XMLの構造知識が必須
- DOMより概念的に難しい
5. デバッグの難しさ
ストリーミング処理の性質:
- 現在位置しか見えない
- 全体像の把握が困難
- エラー箇所の特定に時間がかかる場合も
StAXの使用場面:こんな時に選ぶ
実際のプロジェクトでStAXを選ぶべき場面を整理します。
StAXが最適な場面
1. 大容量XMLファイルの処理
- ログファイルの解析
- データエクスポートファイルの読み取り
- バックアップデータの処理
2. ストリーミングデータの処理
- リアルタイムデータフィード
- ネットワーク経由のXML受信
- 継続的なデータ流の処理
3. 部分的な情報抽出
- 特定の要素だけを取得
- 条件に合う項目の検索
- サマリー情報の生成
4. XML変換処理
- フォーマット変換
- フィルタリング
- データクレンジング
5. メモリが限られた環境
- 組み込みシステム
- モバイルアプリケーション
- クラウド環境でのコスト削減
DOMを選ぶべき場面
1. 小さなXMLファイル
- 設定ファイル(数KB~数MB)
- シンプルなデータ構造
2. ドキュメント全体へのアクセス
- 複数箇所の参照
- ランダムアクセスが必要
3. ドキュメントの変更
- 要素の追加・削除
- 属性の変更
- ツリー構造の操作
SAXを選ぶべき場面
1. 既存のSAXコード
- レガシーシステム
- 実績のあるコードベース
2. 最高速度が必要
- ベンチマークで優位性が証明された場合
- わずかな性能差が重要な場合
実際の選択基準
ファイルサイズで判断:
- 10MB未満:DOMでも問題なし
- 10MB~100MB:StAXが推奨
- 100MB以上:StAX一択
処理内容で判断:
- 読み取りのみ:StAXまたはSAX
- 読み書き両方:StAX
- 複雑な変更:DOM
開発効率で判断:
- 新規プロジェクト:StAX推奨
- 保守性重視:StAXまたはDOM
- 最高性能:SAX
パフォーマンス特性:実測データで見る効率
実際の性能を数値で見てみましょう。
メモリ使用量の比較
テスト条件:100MBのXMLファイル
DOM:
- ピークメモリ使用量:約400MB
- ファイルサイズの4倍
- OutOfMemoryErrorのリスクあり
SAX:
- ピークメモリ使用量:約5MB
- ほぼ一定
- 安定した動作
StAX(カーソル型):
- ピークメモリ使用量:約5MB
- SAXと同等
- 安定した動作
StAX(イベント型):
- ピークメモリ使用量:約8MB
- カーソル型よりやや多い
- 依然として効率的
処理速度の比較
テスト条件:100MBのXMLファイルから特定要素を抽出
DOM:
- 読み込み時間:約5秒
- 処理時間:約0.5秒
- 合計:約5.5秒
SAX:
- 読み込み+処理:約2.5秒
- 最速
StAX(カーソル型):
- 読み込み+処理:約2.7秒
- SAXとほぼ同等
StAX(イベント型):
- 読み込み+処理:約3.0秒
- カーソル型より若干遅い
スケーラビリティ
ファイルサイズとメモリ使用量の関係:
DOM:
- 10MB → 40MB
- 100MB → 400MB
- 1GB → 4GB(通常は不可能)
StAX/SAX:
- 10MB → 5MB
- 100MB → 5MB
- 1GB → 5MB
- 10GB → 5MB
StAXはファイルサイズに依存せず、一定のメモリで動作します。
実用的な性能指標
開始までの時間:
- DOM:全体読み込み後(数秒)
- StAX:即座(数ミリ秒)
中断時の効率:
- DOM:全体読み込み済み(無駄あり)
- StAX:必要な部分まで(効率的)
並行処理:
- DOM:メモリ競合の可能性
- StAX:複数ファイルを並行処理可能
実践的なTips:StAXを効果的に使う
実際の開発で役立つテクニックを紹介します。
1. リソース管理
try-with-resources文の活用:
try (FileInputStream input = new FileInputStream("file.xml");
XMLStreamReader reader = factory.createXMLStreamReader(input)) {
while (reader.hasNext()) {
// 処理
}
// 自動的にクローズされる
}
2. 名前空間の扱い
if (reader.getEventType() == START_ELEMENT) {
// 名前空間を考慮した要素名取得
String namespaceURI = reader.getNamespaceURI();
String localName = reader.getLocalName();
if ("http://example.com/ns".equals(namespaceURI)
&& "book".equals(localName)) {
// 処理
}
}
3. 属性の一括取得
if (reader.getEventType() == START_ELEMENT) {
int attributeCount = reader.getAttributeCount();
for (int i = 0; i < attributeCount; i++) {
String attrName = reader.getAttributeLocalName(i);
String attrValue = reader.getAttributeValue(i);
System.out.println(attrName + "=" + attrValue);
}
}
4. エラーハンドリング
try {
while (reader.hasNext()) {
int event = reader.next();
// 処理
}
} catch (XMLStreamException e) {
Location location = e.getLocation();
System.err.println("Error at line " + location.getLineNumber()
+ ", column " + location.getColumnNumber());
e.printStackTrace();
}
5. パフォーマンス最適化
文字列比較の最適化:
// 非効率
if (reader.getLocalName().equals("book")) { }
// 効率的(定数と比較)
String localName = reader.getLocalName();
if ("book".equals(localName)) { }
不要なテキスト処理のスキップ:
if (event == CHARACTERS) {
if (reader.isWhiteSpace()) {
continue; // 空白のみならスキップ
}
String text = reader.getText();
// 処理
}
まとめ:StAXは現代のXML処理の最適解
StAXは、DOMとSAXの長所を組み合わせた優れたXML処理方式です。
この記事のポイント:
- StAXはプル型のストリーミングAPI
- Java SE 6以降に標準搭載されている
- メモリ効率が非常に良い(ファイルサイズに依存しない)
- プログラミングが簡潔(通常のループ処理)
- カーソル型とイベント型の2つのAPIがある
- DOMより高速でメモリ効率が良い
- SAXより使いやすく柔軟
- 大容量XMLファイルの処理に最適
- ランダムアクセスが必要な場合はDOMを検討
- 現代のプロジェクトではStAXが推奨される
特に大容量のXMLファイルを扱う場合、StAXは他の方式と比べて圧倒的な優位性を持っています。
新規プロジェクトでXML処理が必要な場合は、まずStAXの採用を検討してみてください。コードの読みやすさとパフォーマンスの両立が可能です。
XMLは今でも多くのシステムで使われています。StAXを使いこなすことで、効率的で保守性の高いアプリケーションを構築できるでしょう!

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