Java приложения — значит в современном Java мире возможность встретить такое процентов на 90%, а то и больше (рассматриваем самые распространённые окружения, HotSpot based JVM версии от 1.6)
которое нельзя остановить — приложение работает, и перезапускать его по тем или иным причинам категорически нельзя
экзотика — нечто такое этакое, что не каждый день в голову взбредёт поймать (определённая последовательность вызова методов, диковинные комбинации значений параметров, ...)
доступными средствами — бесплатно, работоспособно, эффективно, легко, просто и т.д и т.п. В данной статье рассмотрен замечательный инструмент BTrace kenai.com/projects/btrace

И само собой в код Java приложения заранее ничего специально не добавлено касательно средств дебага…

Доводилось ли вам когда-либо исследовать шаг за шагом выполние некого Java кода, который не удосужились снабдить средствами логирования или прочими механизмами наблюдения?
Усложним задачу тем, что не будем перекомпилировать исследуемый код, да и вообще перезапускать существующий процесс (тот случай, когда непонятное поведение было да и при перестарте сплыло). Java машина, конечно же, запущена с самыми обыкновенными опциями (без параметров для аттача дебагера или ещё каких наворотов).
А так хочется понять, что же происходит.

Именно этим мы и займёмся.