フレームワークとは

フレームワークとは、プログラミング開発において必要な機能を標準化したものです。例えばJavaを1から書く場合には200行必要な機能が、フレームワークを利用すると20行程度で済むこともあります。フレームワークと似た言葉としてライブラリがありますが、両者の違いは「制御の反転があるかどうか」という点です。

ライブラリの場合、プログラムを動かす主導権はプログラマーが書いたコードにあります。一方でフレームワークの場合、プログラマーが書いたコードはフレームワークによって制御されるのです。

つまり、ライブラリは主導権がエンジニア側にあり、フレームワークは主導権がフレームワーク側にあると言えます。フレームワークをうまく活用して、効率よくJavaアプリケーションを開発できるエンジニアを目指しましょう。

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Javaフレームワークを利用するメリット

Javaアプリケーションをすべて自分でコーディングするには、膨大な手間がかかります。フレームワークは事前に定義された構造やパターンを提供するため、アプリケーションの設計や開発において生産性が向上します。そのほかにもJavaフレームワークを利用するメリットは多岐にわたります。本記事では、Javaフレームワークを活用するメリットとして以下を紹介します。

• 開発スピードが上がる
• コードの保守性が向上する
• バグが減少する
• セキュリティが向上する
• フリーランスとして仕事が取りやすくなる

開発スピードが上がる

MVP開発やリーンスタートアップという言葉が注目されているように、IT/Web業界では特にサービスを高速で開発することが重要です。Javaのフレームワークを利用するのとしないのでは、開発スピードにかなりの差が生じます。

例えばJavaのフレームワークには、データベースアクセスの機能やログイン機能などが備わっています。これらの機能をフレームワークなしで完成させるには、かなりの時間を要してしまうのです。Javaフレームワークを活用すると開発スピードが上がるという点は、大きなメリットといえるでしょう。

コードの保守性が向上する

プログラミングコードの書き方には、その人の個性やクセが出ることも多く、他人が書いたコードを修正するのはかなり大変な作業です。フレームワークを利用することによって、統一性のあるコードを記述できます。コードの統一性を保持することで多人数開発にも対応しやすくなり、コードの保守性が向上する点が特徴です。

バグが減少する

Javaのフレームワークは基本的に大人数のエンジニアに利用されています。そのため、バグはすでに解決されていることが多いです。同じ機能を実装する場合、自分でコーディングするよりもフレームワークを活用したほうが、バグが少なくなる可能性が高いといえるでしょう。多くの人によって修正・利用されてきた実績を持つフレームワークを活用して、バグが少ないアプリケーションの開発を目指しましょう。

セキュリティが向上する

Javaフレームワークは、セキュリティ対策が施されているものも多いです。例えば、Spring Securityフレームワークを使うと、認証、認可、暗号化などの機能を利用できます。このように、効率よくアプリケーションのセキュリティを向上できる点も、Javaフレームワークを活用するメリットのひとつです。Javaフレームワークを活用することで、アプリケーションの脆弱性を最小限に抑えられるでしょう。

フリーランスとして仕事が取りやすくなる

Javaの中規模、大規模以上案件では、フレームワークが利用されていることがほとんどです。特にLaravelは年々ニーズが上昇しているため、Javaエンジニアのフリーランスとして仕事を安定的に獲得するために、日々のキャッチアップは必須といえるでしょう。

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Javaフレームワークを利用するデメリット

フレームワークは便利ですが、以下のようなデメリットもあります。

• 学習期間が必要
• 柔軟性に欠ける
• パフォーマンスが低下することもある

Javaフレームワークを利用するデメリットについても確認しておきましょう。

学習期間が必要

フレームワークを使いこなすにはJavaの理解がある前提で、さらにフレームワークの学習期間が必要です。フレームワークによっては、学習に数週間かかるものもあります。
概要を理解しても、さらに細かい要望を実現しようとすると調査に時間がかかることはよくあります。ドキュメントは英語のものもあるため、記載されている内容を読み解くのに苦労することもあるでしょう。フレームワークを使いこなすためには、学習期間が必要だということを覚えておきましょう。

柔軟性に欠ける

フレームワークはいわゆる「よくある機能」を開発する際には便利です。しかし、前例が少ない機能を開発したい場合、対応できないことが多々あります。フレームワークは決められたルールに則ってサービスを開発していかなければならないため、イレギュラーが多発するようなサービスではフレームワークを活用できないこともあります。アプリケーションの要件が特殊な場合や、フレームワークの制約に合わない場合には、柔軟性に欠けると感じてしまうこともあるでしょう。

パフォーマンスが低下することもある

一部のJavaフレームワークは非常に複雑な機能を提供しています。このため、アプリケーションに不要な機能まで取り込んでしまい、実行に時間がかかる場合があります。特に、大規模なアプリケーションを開発する場合は、以下のような注意が必要です。

• 必要最低限の機能のみを利用する
• バージョンを最新に保つ
• パフォーマンスを向上させるためのチューニングを行う

パフォーマンス低下への対策を行い、なるべく未然に防ぎましょう。

おすすめのJavaフレームワーク13選

ここではおすすめのJavaフレームワークとして、以下の13個を紹介します。

• Spring Framework
• Play Framework
• Apache Struts
• Apache Wicket
• Hibernate
• JSF
• Jakarta EE
• Spark Framework
• Dropwizard
• ZK
• SAStruts (Super Agile Struts)
• GWT
• Grails

Spring Framework

Springは2003年にリリースされたJavaでアプリケーションを開発するためのフレームワークです。Springの1つ目の特徴は依存性の注入（DI）です。

DI（Dependency Injection）とは、オブジェクトの情報を外部に分けることで、コンポーネントの集合としてアプリケーションを組み立てるデザインパターンのことです。具体的にはクラスやライブラリという動作に必要なクラスをそのクラス内で生成するのではなく、Springに生成を任せます。

もう1つの特徴はAOP（Aspect Oriented Programming）です。Javaは属性（データ）と操作（メソッド）の集合であるクラスを単位としています。しかし、クラスには分解できない要素も存在します。分解できないものは複数のクラスにまたがるため、変更の際にすべてのコードから変更箇所を探す必要が生まれるなど管理が難しくなるのが現状です。

AOPとは、この分解できない要素をアスペクトとしてモジュール化したものです。AOPによって、コードの重複を排除し、保守性と可読性を向上できます。特に、ログ出力やトランザクション管理などの共通の処理は、AOPを活用することで効果的に管理できます。

Spring Frameworkは、エンタープライズレベルのアプリケーションから小規模なプロジェクトまで広く利用されており、Java開発者にとって欠かせないフレームワークともいえるでしょう。

Play Framework

Play FrameworkはJavaとScalaを利用してつくられたフレームワークです。RubyのRuby on RailsやPythonのDjangoのようなMVCモデルを採用しています。Play Frameworkは、コンパイル時間が短く、高速にデプロイできる点が特徴です。

CPUリソースやメモリ使用量が少ないのもPlay Frameworkの良いところです。Play Frameworkは、文法が簡潔で、多くの機能がデフォルトで提供されています。学習コストが低いフレームワークなので、気になる人は実際に動かして習得してみましょう。

Apache Struts

Apache StrutsはMVC（Model-View-Controller）アーキテクチャを採用したWebアプリケーションフレームワークです。過去にはJavaでは最も有名なフレームワークとして、多くのアプリケーションで採用されていました。

しかし、Apache Strutsには脆弱性が多く、攻撃のターゲットになりやすいという問題があります。過去にはApache Strutsの脆弱性を悪用した攻撃が世界中で発生し、多くの企業が被害を受けました。

このため、Apache Strutsの利用は徐々に減少し、最近では他のフレームワークに移行する企業が増えています。Apache Strutsの脆弱性については、情報処理推進機構（IPA）の脆弱性対策情報一覧も参考にしてみてください。
情報処理推進機構HP

Apache Wicket

Apache WicketはApacheソフトウェア財団が提供している2005年に開発されたフレームワークです。他のフレームワークはなるべくソースコードの記述を抑えようと、設定ファイルなどにアプリケーション設定を書くことで作業負担を減らそうとしますが、Apache WicketはほとんどをJavaで記述するという特徴があります。

実際にシステムをつくるにはJavaだけでなく、Servlet、JSP、設定ファイルなど多くの設定が必要で煩雑になるケースが多いのですが、Apache Wicketでは基本的にJavaさえ知っていればシステム構築ができます。設定ファイルもweb.xmlだけで済むので、シンプルにJavaで開発をしたい場合にオススメです。

Hibernate

Hibernateはオブジェクトとリレーショナルデータベースのマッピングを行うORM（Object-Relational Mapping）フレームワークです。Hibernateを利用することで、Javaオブジェクトをデータベースのテーブルと自動的にマッピングできます。Hibernateを利用することで、データベースにアクセスするコードを簡潔に記述して、パフォーマンスを向上できる点が特徴です。

JSF

JSF（JavaServer Faces）は、JavaでWebアプリケーションを開発するためのフレームワークです。Java EE（現在はJakarta EE）の一部として提供されています。

JSFの特徴は、HTMLにタグを追加することでWebアプリケーションの画面を作成できるという点です。JSFは、サーブレットやJSPと組み合わせて使用することで、高度なWebアプリケーションを開発できます。Java EE（Jakarta EE）の一部として提供されているため、Javaエンタープライズアプリケーション開発の標準的な選択肢のひとつとなっています。

Jakarta EE

Jakarta EEは、Javaエンタープライズエディション（Java EE）の後継として開発されたエンタープライズJavaアプリケーションのプラットフォームです。Jakarta EEは、以下のような多数のコンポーネントとサービスを含んでおり、企業レベルのWebアプリケーションや分散システムの開発に適しています。

• Java Servlet
• JavaServer Faces（JSF）
• Java Persistence API（JPA）
• Java Messaging Service（JMS）

Jakarta EEは、エンタープライズアプリケーションに必要な機能を提供しているため、多くの企業で採用されています。信頼性と拡張性に優れたエンタープライズアプリケーションの開発に欠かせないフレームワークとして、広く利用されているフレームワークです。

Spark Framework

Spark FrameworkはRubyのフレームワークである、Sinatraに影響を受けており、シンプルで軽量なのが特徴です。Spark Frameworkは、Java 8のラムダ式を使うことで、簡単にプログラムを記述できます。

軽量でスピーディーなWebアプリケーションの開発に適しており、小規模なプロジェクトや簡単なAPIの構築に便利という特徴があります。マイクロサービスを構築するのに最適なフレームワークとして、REST APIの作成に使われることが多いです。

Dropwizard

Dropwizardは米国のSNSであるyammerのWebサービス提供のために作られた、新しいJavaフレームワークです。サーブレットコンテナ「jetty」が組み込まれているため、tomcatなどのアプリケーションを準備する必要がありません。

また、多くのWebシステムでは動作時に複数のJARファイルというコンパイルされたJavaの圧縮ファイルが必要になりますが、Dropwizardでは1つのJARファイルだけで動作可能です。

ZK

ZKはブラウザとWebサーバの非同期通信を行うAjaxを取り入れた、Javaフレームワークです。MVCモデルのViewの部分である「プレゼンテーション層」の開発効率を高めるフレームワークと言われています。

ユーザーインターフェースが豊富で、画面で発生したボタンクリックなどのイベントはAjaxで管理されています。ZKを使った開発の際にはJavaScriptの知識は必要になりますが、Ajaxを多用するシステムを構築するときにおすすめのフレームワークです。

SAStruts (Super Agile Struts)

Apache Strutsをベースに開発された、Webアプリケーションフレームワークです。SAStrutsは、Strutsの機能を継承しつつ、S2JDBCというO/RマッパーやS2Unitというテスティングフレームワークなどを統合しています。

SAStrutsは、Strutsの開発効率を向上させることを目的としており、アノテーションやコンベンションによる設定の簡略化などの機能があります。なお、SAStrutsはSeasar2というフレームワークの一部として組み込まれており、Seasar2と共に2016年にサポートが終了している点に注意しましょう。

GWT

GWT（Google Web Toolkit）は、Googleが開発したJavaフレームワークです。Javaで記述されたWebアプリケーションを、ネイティブなWebブラウザアプリケーションとして実行するためのフレームワークです。

GWTは、Javaで書かれたコードをJavaScriptに変換することで、ブラウザ上で動作するWebアプリケーションを開発できます。GWTは、AjaxやHTML5などの最新のWeb技術を利用できるだけでなく、Javaの強力な機能やツールも活用できる点が特徴です。

Grails

Grailsは、Groovyプログラミング言語を使用して開発されたオープンソースのWebアプリケーションフレームワークです。Grailsは、GroovyというJavaと互換性のある動的言語をベースにしており、簡潔で直感的なコーディングができます。

また、SpringやHibernateなどの人気のJavaフレームワークと連携できるため、Javaのエコシステムを活用できる点がメリットです。Grailsは、高生産性、簡易なデータアクセス、Groovyとのシームレスな統合など、さまざまなメリットを備えたWebアプリケーションフレームワークです。

Webアプリケーションの開発、マイクロサービスアーキテクチャの開発、モバイルアプリケーションの開発など、さまざまなアプリケーションの開発に適しています。

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Javaフレームワークを選ぶ際のポイント

Javaフレームワークを選ぶ際には、実績と必要な機能の有無を重視して、適切なフレームワークを選ぶことが重要です。Javaフレームワークを選ぶ際のポイントとして、以下の2点があげられます。

• 実績のあるフレームワークを選ぶ
• 必要な機能の有無を確認する

実績のあるフレームワークを選ぶ

Javaフレームワークは数多く存在しますが、すべてのフレームワークが同じ品質や信頼性を持っているとは限りません。フレームワークを選ぶ際には、そのフレームワークがどれだけ実績があるかを確認することが重要です。

実績のあるフレームワークは、多くの開発者によって使用されており、安定性や信頼性が高いというメリットがあります。また、ドキュメントやサンプルコードが充実しているため、学習や開発が容易になります。実績のあるフレームワークの判断基準は以下のとおりです。

• 多くのユーザーやプロジェクトで利用されている
• 開発やメンテナンスが活発に行われている
• ドキュメントやサポートが充実している
• バグやセキュリティの問題が少ない

実績のあるフレームワークの例としては、Spring FrameworkやPlay Frameworkなどが挙げられます。

必要な機能の有無を確認する

Javaフレームワークは、それぞれに特化した機能や特徴を持っています。フレームワークを選ぶ際には、自分が開発するアプリケーションの要件や目的に合わせて、必要な機能が備わっているかを確認することが重要です。必要な機能の有無を確認することで、以下のようなメリットがあります。

• 開発の効率や品質が向上する
• 不要な機能によるオーバーヘッドや制約を回避できる
• アプリケーションの拡張性や保守性が向上する

必要な機能の確認においては、以下のような点に注意するとよいでしょう。

• フレームワークの概要や特徴を理解する
• フレームワークが提供する機能やコンポーネントを調べる
• フレームワークの利用事例やレビューを参考にする
• フレームワークのサンプルコードやデモを試す

まとめ

今回はJavaのフレームワークについて紹介しました。Javaフレームワークは、Javaプログラミング言語を使用してWebアプリケーションやマイクロサービス、デスクトップアプリケーションなどのソフトウェアを効率的に開発するための基盤となるツールセットです。

フレームワークには、アプリケーションの骨格となる設計パターンや共通の機能、便利なライブラリが含まれており、開発者はこれらを活用することで、効率的にアプリケーションを構築できます。Javaフレームワークを活用するメリットは以下のとおりです。

• 開発スピードが上がる
• コードの保守性が向上する
• バグが減少する
• セキュリティが向上する
• フリーランスとして仕事が取りやすくなる

また、Javaフレームワークには以下のようなデメリットもある点も押さえておきましょう。

• 学習期間が必要
• 柔軟性に欠ける
• パフォーマンスが低下することもある

Javaフレームワークを活用した案件は多く、単価が高いものもあります。今回紹介した案件情報やJavaフレームワークを参考に、実務に活かせるスキルを習得しましょう。

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