ソフトウェア開発フレームワーク
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ソフトウェア開発の「フレームワーク」とは?開発プロジェクトのスピードと効率を向上!!

目次

はじめに

どのような種類のソフトウェアを開発する場合でも、開発チームは必ず開発フレームワークとともに作業を行う必要があります。

フレームワークの目的は、デザイナーや開発者がコードのすべての行を再発明するのではなく、プロジェクトのためのユニークな機能を作成することに集中できるようにすることです。

また、開発フレームワークは、開発プロジェクトのスピードと効率を向上させるために設計されています。

この記事では、開発フレームワークとは何か、なぜそれが重要なのか、そして最も頻繁に使うことになるフレームワークはどれかなどを解説します。

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開発フレームワークとは?

開発フレームワークとは、ある技術的な目標を達成するため、あるいは特定の言語でのプログラミングを容易にするために、ほかの開発者が確立したツールやライブラリのことです。

簡単にいうと、フレームワークは目標に導く「道」を表します。ソフトウェア開発者が特定のプラットフォーム向けのプログラムを作成するためのフレームワークを提供し、ライブラリ、画像ファイル、参考資料などの一般的なリソースを1つのパッケージにまとめたものです。このパッケージは、プロジェクトの要件にぴったり合うようにカスタマイズできます。

フレームワークにより、開発者はアプリケーションの要素を追加または修正して、新しい機能を提供可能です。

フレームワークは、入力処理、ハードウェアデバイスの管理、システムソフトウェアとのインタラクションのために、あらかじめ定義されたクラスと機能を持ちます。 

フレームワークでアプリを開発すると、低レベルの機能はすべてフレームワークで処理されるため、ソフトウェアの高水準の機能に集中できます。

フレームワークとライブラリの違いとは?

フレームワークとライブラリは、汎用性の高い再利用可能なプログラムのまとまりで、これらを活用することでコーディングを省力化できます。

ライブラリとフレームワークの最大の違いは「Inversion of Control」(IoC/制御の逆転)です。

ライブラリをコントロールするのは技術者で、いつどこでライブラリを挿入・使用するか、またライブラリのどんな側面を取り込むかを決めることができます。

一方、フレームワークは、フレームワーク自体が主導権を握ります。つまり、フレームワークは、コードの特定の要素をどこに置くかを教えてくれます(フレームワークにコードを差し込むのです)。

フレームワークはソフトウェア構築の方法を決めますが、ライブラリは私たちが必要なときに利用できるAPIに似ています。

フレームワークはどのように機能するのか?

フレームワークには、オピニオン型と非オピニオン型の2つの形態があります。

オピニオン型フレームワークは、より強制的なアプローチを取り、フレームワーク開発者がアプリケーションの構造を定義できる一方で、ユーザーはフレームワークの強制的なルールに従わなければなりません。

一方、非オピニオン型フレームワークは、よりゆるやかで、ユーザーがより柔軟に作業できるようにします。非オピニオン型フレームワークは、問題解決のためのテクニックを指示しませんが、問題解決のために様々な方法で採用できる柔軟なツールを提供します。

なぜ開発フレームワークが重要なのか?

ソフトウェア開発は難しい仕事で、コーディング、設計、テストなど、さまざまな活動が必要です。プログラマーは、コーディングの面だけでも、イレギュラーな事象に対処しなければなりません。

そこでソフトウェア開発者が、開発フレームワークを利用することで、ツールやライブラリを使って、より迅速かつ容易にソフトウェアを作成・管理できるようになります。開発者の仕事は、ソフトウェアフレームワークによって、ソフトウェア開発プロセス全体、または少なくともその大部分を、単一のプラットフォームから制御できるようになり、より簡単になりました。

フレームワークを活用することで、デザイナーや開発者はコードを再発明する代わりにソフトウェアのユニークな機能を作ることに集中できます。フレームワークは、ソフトウェア開発プロジェクトのスピードと効率を向上させるために設計されています。ニーズやタスクに応じて、市場で入手可能なフレームワークの幅広い選択肢の中から選ぶことができます。各フレームワークは、幅広い機能性を提供する場合があり、結果としてエラーの少ないプログラムを実現します。

フレームワークは、アプリ開発のライフサイクルにおけるプロトタイピング、設計、実装の各フェーズと、ソフトウェアの継続的なメンテナンスと強化を支援するものなのです。

開発フレームワークを使うメリットとは?

開発フレームワークを使うメリットは、大きく以下の5つです。

時間の節約

新しいソフトウェアの構築は、基本的なコード構造が確立されれば、ほとんど時間を必要としません。アプリを一から設計する時間が短縮され、効率が上がります。

また、基本的なコードを書く時間が短縮されるため、ソフトウェア開発にかかる時間とコストを削減できます。

コスト削減

著名なフレームワークの大半は、フリーでオープンソースです。また、商用製品として利用できる非制限的なライセンスが提供されていることも多いです。

一般的なフレームワークの大半が、無料で使用することができるため、開発・導入コストを削減できます。

セキュリティ

人気のあるフレームワークは、大きな開発コミュニティに支えられているため、一般的に高品質で安全です。セキュリティリスクが指摘された場合、通常は迅速に対処されます。一般的に多くの開発者によって構築され、テストされているフレームワークに関しては、高いレベルのセキュリティを実現できます。

テストフェーズを支援してくれる

テスト工程では、堅固で安定したアプリケーションフレームワークの利点が特に顕著に現れます。

プロジェクトのための正しいフレームワークは、開発工程の中で最も時間がかかり、困難なプロセスであることが多いため、それに見合ったツールとリソースを用いることで、テスティングフェーズを支援してくれます。

ユーザーコミュニティのヘルプを利用できる

フレームワーク上には、アプリの開発者、エンジニアが利用できるパワフルなユーザーコミュニティが構築されており、わからないことは相互に教え合える環境が整っています。これは、おそらく最も評価されていないメリットの1つといえるでしょう。

ユーザーコミュニティでは、開発者が直面するよくある問題に対して、記事、文書、討論などでナレッジベースを構築しています。

そのため、強力なコミュニティを持つフレームワークを活用することで、最も実り多く有用である可能性が高い開発経路を、容易に特定することができます。

フレームワークの種類

下でご紹介するフレームワークは、ソフトウェア開発プロセスで発生する特定の問題に対処するために利用されています。Web開発やデータサイエンスなど、さまざまな分野で採用されています。

バックエンドフレームワーク

Webサイトのサーバーサイドはバックエンドとよばれ、データを整理して保存し、Webサイトのクライアント側のすべてが正しく機能するようにします。これは、ユーザーと直接対話することはない部分です。

ユーザーは、バックエンドデザイナーが設定した部品や属性に、フロントエンドのアプリケーションを介して間接的にアクセスできます。バックエンドには、API、ライブラリの作成、ユーザーインターフェイスや科学プログラミングシステムを使用しないシステム要素の操作などが含まれます。

バックエンドフレームワークの例

Django(ジャンゴ)

Python(パイソン)製のWeb開発フレームワークで、オープンソースのものです。

「開発者がアプリをコンセプトから完成までできるだけ早く到達できるよう支援する」ことを目的に開発されました。スピード、セキュリティ、スケーラビリティから、好んで使用されています。

Rails(レール)

これもオープンソースのフレームワークで、プログラミング言語のRuby(ルビー)で開発され、シンプルに使えることを目標に作られました。

Airbnb(エアビーアンドビー)、Github(ギットハブ)、Shopify(スポティファイ)などのWebサイトがRailsで稼働しています。

フロントエンドフレームワーク

Webサイトのフロントエンドは、ユーザーが直接操作する部分です。アプリケーションの「クライアントサイド」ともよばれます。

テキストの色やスタイル、写真、グラフや表、ボタン、色、ナビゲーションメニューなど、ユーザーが直接目にするものすべてが含まれます。

フロントエンドの開発に使用される言語は、HTML、CSS、JavaScriptです。フロントエンドの開発者は、Webサイト、オンラインアプリケーション、モバイルアプリケーションを開いたときにブラウザーに表示されるすべてのものの構造、外観、動作、コンテンツを提供します。フロントエンドの主な目標は、レスポンシブとパフォーマンスです。

フロントエンドフレームワークの例

AngularJS(アンギュラージェイエス)

JavaScriptのフロントエンドフレームワークです。

Googleが開発し、現在もサポートを続けています。

双方向のデータバインディングと依存性注入が開発時間の短縮に多大な貢献をしており、Web開発者の間で人気があります。

React(リアクト)

Facebookチームがサイトのコード更新を容易にするために作成した、フロントエンドJavaScriptフレームワークです。

仮想DOMの使用は、スムーズなサイトパフォーマンスを可能にし、高負荷なアプリケーションのレンダリングを高速化するため、より人気のある機能の一つです。

※仮想DOM…DOM(Document Object Model)をJavaScriptのオブジェクトとして表現したもの。

Bootstrap(ブートストラップ)

Bootstrapは、再利用可能なHTML、CSS、JavaScriptのコードで構成されるCSSフロントエンドフレームワークです。

開発者やデザイナーは、このコードをすべてダウンロード可能なファイルにあらかじめ定義しておくことで、完全なレスポンシブWebサイトを設計する際の時間を短縮できます。

モバイル開発フレームワーク

モバイルの急速な普及に伴い、モバイル開発用フレームワークも同様に目覚ましい勢いで増加しています。

モバイル開発フレームワークは、デスクトップと同様に、モバイルアプリケーションの開発を助ける構造を提供します。AppleやAndroid向けに設計されたネイティブアプリと、あらゆる携帯電話で動作するクロスプラットフォームフレームワークの2種類に分類されます。

モバイル開発フレームワークの例

Ionic(イオン)

Ionicは、アプリケーションのライフサイクル全体にわたって、より良いアプリケーションをより速く構築することを可能にする開発プラットフォームです。

Android、iOS、Web向けの高品質でクロスプラットフォームなネイティブアプリを単一のコードベースで作成でき、無料のオープンソース・モバイルUIツールキットとよばれます。

Xamarin(ザマリン)

Xamarinは、.NETとC#を使用してAndroidとiOSのアプリケーションを作成でき、無料のオープンソースアプリケーション開発フレームワークです。

3,700社以上の企業から6万人以上のアクティブな貢献者が参加している、.NETプラットフォームのメンバーです。

Flutter(フラッター)

Flutterは、Googleが提供するユーザーインターフェースツールキットで、単一のコードベースからモバイル、ウェブ、デスクトップ向けの魅力的なネイティブビルドのアプリケーションを作成することができます。

表現力豊かで柔軟なユーザーインターフェイスを提供し、iOSやAndroidのネイティブアプリのようなパフォーマンスを発揮します。

データサイエンスフレームワーク

データサイエンスにおけるプログラミングフレームワークとは、より簡単かつ迅速にプロジェクトを作成できるように、あらかじめ開発され、再利用可能な機能を含むソフトウェアのことです。

データサイエンスフレームワークの例

Keras(ケラス)

Kerasは、プロジェクトで使用するのに最適なデータサイエンスフレームワークです。

そのディープラーニングフレームワークは使いやすく、さまざまなデータサイエンスの概念を試すことが、かなり容易になります。

TensorFlow(テンソルフロー)

TensorFlowは、最初から最後まで実行可能なオープンソースの機械学習フレームワークです。

ツール、ライブラリ、コミュニティリソースの堅牢なエコシステムを備えており、研究者は機械学習に没頭し、開発者はML(Machine Learning/機械学習)を搭載したアプリケーションを迅速に構築して展開することが可能です。

PyTorch(パイトーチ)

PyTorchはオープンソースの機械学習フレームワークで、アイデアから製品化までの時間を短縮するのに役立ちます。

FacebookのAI研究所が作成したPyTorchは、PythonとC++の両方で使用できます。PyTorchは、コンピュータビジョンや自然言語処理(NLP)に使用されるプログラミング言語です。

正しい開発フレームワークを選ぶには?

開発フレームワークを選ぶ際には、以下の条件を考慮してください。

事業戦略

・何を作っているのか?

・目的は何か?

・Webアプリケーションか?それとも、モバイルアプリか?

・既存のアプリを再構築するのか?それとも、ゼロから始めるのか?

これらの疑問は、使用する開発フレームワークを選択する前に解決しておく必要があります。

開発チームは、ビジネスのニーズとソリューションについて学んだ後、ソフトウェアアーキテクチャを開発することになります。その後、お客様の要件に最適なフレームワークを選択できるようになります。

チームの経験・スキル

いくら開発フレームワークの機能が充実していても、それを使いこなせないのでは意味がありません。

開発チームの能力や専門性を常に考慮してみましょう。どのような開発フレームワークを選んでも、その利点を生かすためには、チームがそのフレームワークに精通している必要があります。

エンドユーザー

最終製品は誰が使うのでしょうか?顧客のニーズから、適切なフレームワークを選択しましょう。その結果、あなたの製品は優れたエンドユーザーエクスペリエンスを提供できるのです。

たとえばShopifyは、開発者がフレームワークに精通しているため、RoR(Ruby on Rails…Rubyを応用した、Webアプリケーション開発のためのフレームワーク)を使用しています。RoRのおかげで、エンジニアは顧客のニーズに応えるために、より迅速にコードを書くことができ、同社の顧客は素晴らしい体験をすることができるのです。

まとめ:開発フレームワークを正しく選ぶためには?

開発フレームワークの利用に関心を持つプログラマーへの最も大きなアドバイスは、制作するソフトウェアのニーズに基づいて、新しいフレームワークやプログラミング言語を学ぶことです。

フロントエンド、バックエンド、マネジメント、テクノロジー、そしてマーケットシェア、持続可能性などを分析した上で、フレームワークを決定します。

サポートが必要な場合は、技術チームに相談するか、ソフトウェア開発のスペシャリストに連絡すれば、概要と詳細の両方の情報を入手できるでしょう。

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この記事を書いた人
この記事を書いた人

Hien(ヒエン)
ベトナムハノイ貿易大学のビジネス日本語学部卒。2018年に東京でインターンシップ、その後4年間マーケティング業務に従事。「マーケティングで、社会を変える奇跡を作る」ことを目標に、2020年からはB2B市場を中心に活動。趣味は自己改善、読書、座禅。

出典:

Ben Yoss「フレームワークの重要性」https://benyoss4.medium.com/the-importance-of-frameworks-2c4a04d20ac5(アクセス日時:2021年3月1日4時30分)

Code Institute「フレームワークとは?ソフトウェアフレームワークを利用する理由」https://codeinstitute.net/global/blog/what-is-a-framework/(アクセス日時:2021年3月1日4時32分)

Cuelogic「Webアプリケーションフレームワークの有用性 と 自分に合ったフレームワークを知るには?」https://www.cuelogic.com/blog/how-useful-are-web-application-frameworks-how-do-i-know-which-framework-would-suit-me(アクセス日時:2021年3月1日4時34分)

Cuelogic「フレームワークの利点とは」https://www.vivantatechnologies.com/advantages-of-using-framework(アクセス日時:2021年3月1日4時34分)

Syndicode「Webアプリケーション開発における5つのソフトウェアフレームワークの優位性」https://syndicode.com/blog/5-open-frameworks-advantages-for-web-app-development/(アクセス日時:2021年3月1日4時36分)

Pangea.ai「Web開発フレームワークの長所と短所」https://medium.com/@pangea.ai/pros-and-cons-of-web-development-frameworks-b149f12d7eb8(アクセス日時:2021年3月1日4時38分)

Dev community「ライブラリとフレームワークの違いについて」https://dev.to/temmietope/the-difference-between-a-library-and-a-framework-4jcl(アクセス日時:2021年3月1日4時39分)

GeeksforGeeks「フロントエンドとバックエンドの比較」https://www.geeksforgeeks.org/frontend-vs-backend/(アクセス日時:2021年3月1日4時39分)

LitsLink「ベストのデータサイエンス・プロジェクトを生み出す5つのフレームワーク」https://litslink.com/blog/five-frameworks-to-generate-best-in-class-data-science-projects(アクセス日時:2021年3月1日4時41分)

Full Scale「スタートアップのためのソフトウェアフレームワークを選ぶ際のポイント」https://fullscale.io/blog/choosing-software-framework/(アクセス日時:2021年3月1日4時42分)

Hackr.io「フレームワークの種類」https://hackr.io/blog/what-is-frameworks(アクセス日時:2021年3月1日4時44分)

Level Up Coding「2018年のWeb開発フレームワークを理解する」https://levelup.gitconnected.com/web-development-frameworks-475e06016093(アクセス日時:2021年3月1日4時45分)