ウェブフレームワーク

ウェブフレームワーク（WF ）またはウェブアプリケーションフレームワーク（WAF）は、ウェブサービス、ウェブリソース、ウェブAPIなどのウェブアプリケーションの開発をサポートするように設計されたソフトウェアフレームワークです。ウェブフレームワークは、ワールドワイドウェブ上でウェブアプリケーションを構築および展開するための標準的な方法を提供します。ウェブフレームワークは、ウェブ開発で実行される一般的なアクティビティに関連するオーバーヘッドを自動化することを目的としています。たとえば、多くのウェブフレームワークは、データベースアクセス、テンプレートフレームワーク、セッション管理用のライブラリを提供し、コードの再利用を促進します。^[1]多くの場合、動的ウェブサイトの開発を対象としていますが、静的ウェブサイトにも適用できます。^[2]

ワールドワイドウェブの設計は本質的に動的ではなかったため、初期のハイパーテキストはウェブサーバー上に公開された手動でコーディングされたHTMLテキストファイルで構成されていました。公開されたページへの変更は、ページの作成者が行う必要がありました。1993年に、外部アプリケーションとウェブサーバーをインターフェイスするためのCommon Gateway Interface （CGI）標準が導入され、ユーザーの入力を反映する動的なウェブページが提供されました。^[3]

ただし、CGIインターフェースのオリジナルの実装では、各リクエストが別々のプロセスを開始するため、サーバーの負荷に悪影響が出ることがよくありました。^[4]最近の実装では、他の技術の中でも特に永続的なプロセスを利用して、サーバーのリソースのフットプリントを削減し、全体的なパフォーマンスを向上させています。^[要出典]

1995 年に、完全に統合されたサーバー/言語開発環境が初めて登場し、 ColdFusion、PHP、Active Server Pagesなどの新しい Web 専用言語が導入されました。^[要出典]

動的な Web ページを作成するための言語の大半には、一般的なタスクを支援するライブラリがありますが、Web アプリケーションでは、 HTML の作成など、特定のタスク専用のライブラリが必要になることがよくあります(たとえば、Jakarta Faces )。^{[引用が必要]}

1990 年代後半には、成熟した「フル スタック」フレームワークが登場し始めました。これは、Web 開発に役立つ複数のライブラリを、Web 開発者が使用できる単一の統合ソフトウェア スタックにまとめたものです。^{[引用が必要]}

ほとんどの Web フレームワークは、モデル - ビュー - コントローラ(MVC)パターンに基づいています。^{[引用が必要]}

多くのフレームワークは、MVCアーキテクチャ パターンに従って、データ モデルをビジネス ルール(「コントローラー」) とユーザー インターフェイス(「ビュー」)に分離します。これは、コードをモジュール化し、コードの再利用を促進し、複数のインターフェイスを適用できるため、一般的には良い方法であると考えられています。Web アプリケーションでは、これにより、モバイル ブラウザーとデスクトップ ブラウザーに異なるWeb ページを提供したり、機械可読なWeb サービスインターフェイスを提供したりなど、さまざまなビューを表示できます。

ほとんどの MVC フレームワークは、プッシュベースのアーキテクチャ (「アクションベース」とも呼ばれる) に従います。これらのフレームワークは、必要な処理を実行するアクションを使用し、データをビュー層に「プッシュ」して結果をレンダリングします。^[5] これの代替として、プルベースのアーキテクチャ (「コンポーネントベース」とも呼ばれる) があります。これらのフレームワークはビュー層から始まり、必要に応じて複数のコントローラーから結果を「プル」できます。このアーキテクチャでは、複数のコントローラーが単一のビューに関与できます。

3層構造では、アプリケーションはクライアント、アプリケーション、データベースの3つの物理層を中心に構成されます。^{[6] [7] [8] [9]}データベースは通常、RDBMSです。アプリケーションにはビジネスロジックが含まれており、サーバー上で実行され、HTTPを使用してクライアントと通信します。^[10] Webアプリケーションのクライアントは、アプリケーション層によって生成されたHTMLを実行するWebブラウザーです。^{[11] [12]}この用語をMVCと混同しないでください。MVCでは、3層アーキテクチャとは異なり、ビジネスロジックをコントローラー、つまり「中間層」から遠ざけることが推奨されています。^{[13] [14]}

フレームワークは、単一のプログラミング言語に基づいてインターネットアプリケーションの構築をサポートするために構築されており、特定の言語の機能を拡張するZend FrameworkやRuby on Railsなどの汎用ツールから、コンテンツ管理システム（CMS）、一部のモバイル開発ツール、一部のポータルツールなどの特定のユーザーアプリケーションを中心に構築されたネイティブ言語でプログラム可能なパッケージまで、幅広い範囲にわたります。^[15]

Web フレームワークは、ブラウザやHTTPなどのプロトコルのアーキテクチャ ルールに従って機能する必要があります。HTTPはステートレスです。Web ページはサーバーによって提供され、ブラウザはJavaScript を使用して変更できます。どちらのアプローチにも長所と短所があります。^{[引用が必要]}

サーバー側のページ変更では通常、ページを更新する必要がありますが、任意の言語を使用でき、より多くのコンピューティングパワーを活用できます。クライアント側の変更では、デスクトップアプリケーションのように感じる小さなチャンクでページを更新できますが、JavaScriptに限定され、コンピューティングパワーが限られている可能性のあるユーザーのブラウザーで実行されます。通常は、この2つを組み合わせて使用​​されます。^[16] JavaScriptを多用し、ページの一部のみを更新するアプリケーションは、シングルページアプリケーションと呼ばれ、通常はクライアント側のJavaScript Webフレームワークを使用してコードを整理します。^{[引用が必要]}

例としては、Backbone.js、AngularJS、Angular、Ember.js、ReactJS、jQuery UI、Svelte、Vue.jsなどが挙げられます。^[17]

• WikiBase/ WikiWikiWeb ^{[引用が必要]}

フレームワークは、通常、プログラムの制御フローを設定し、フレームワークのユーザーがさまざまなイベントを公開することでそのフローに「フック」できるようにします。^[18]この「制御の反転」設計パターンは、フレームワークの定義原則であると考えられており、チーム全員が同じようにカスタマイズできる共通のフローを強制することでコードにメリットをもたらします。^[18]たとえば、RubyのSinatra（Express.jsに影響を与えた）などの人気のある「マイクロフレームワーク」では、HTTPリクエストの前後に「ミドルウェア」フックを使用できます。これらのミドルウェア関数は何でもかまいません。ユーザーは、ログ、認証、セッション管理、リダイレクトを定義できます。^[19]

Web キャッシュとは、帯域幅の使用、サーバーの負荷、および認識される「遅延」を軽減するためにWebドキュメントをキャッシュすることです。Web キャッシュは、通過するドキュメントのコピーを保存します。特定の条件が満たされた場合、後続の要求はキャッシュから満たされることがあります。一部のアプリケーション フレームワークは、ドキュメントをキャッシュし、データベース アクセスやテンプレートの解釈など、ページの準備のさまざまな段階をバイパスするメカニズムを提供します。^{[引用が必要]}

一部の Web フレームワークには認証および承認フレームワークが付属しており、Web サーバーがアプリケーションのユーザーを識別し、定義された基準に基づいて機能へのアクセスを制限できます。Drupalは、ページへのロールベースのアクセスを提供し、ユーザーを作成してロールを割り当てるための Web ベースのインターフェイスを提供する一例です。^{[引用が必要]}

多くのウェブフレームワークは、データベースバックエンドへの統一されたAPIを作成し、ウェブアプリケーションがコードを変更することなくさまざまなデータベースで動作できるようにし、プログラマーがより高いレベルの概念で作業できるようにします。さらに、一部のオブジェクト指向フレームワークには、オブジェクトをタプルにマッピングするオブジェクトリレーショナルマッピングを提供するマッピングツールが含まれています。^[20]

一部のフレームワークでは、イントロスペクションの使用やよく知られた規則に従うことで、Web アプリケーションの構成を最小限に抑えています。たとえば、多くの Java フレームワークでは、永続化レイヤーとしてHibernateを使用しています。これにより、実行時に必要な情報を永続化できるデータベース スキーマを生成できます。これにより、アプリケーション設計者は、データベース スキーマを明示的に定義することなく、ビジネス オブジェクトを設計できます。Ruby on Railsなどのフレームワークでは、逆の動作も可能で、つまり、実行時にデータベース スキーマに基づいてモデル オブジェクトのプロパティを定義できます。^[20]

ウェブフレームワークが提供するその他の機能としては、トランザクションサポート^[21]やデータベース移行ツール^[20]などがあります。

フレームワークのURLマッピングまたはルーティング機能は、フレームワークが URL を解釈するメカニズムです。Drupal や Django などの一部のフレームワークでは、正規表現を使用して、提供された URL を事前に定義されたパターンと照合しますが、他のフレームワークでは、提供された URL を基礎となるエンジンが認識できる URL に変換するために書き換え技術を使用します。別の技術は、 Zopeで使用されるグラフ トラバーサルです。この技術では、URL はオブジェクト グラフ (モデルとビュー) をトラバースするステップに分解されます。^{[引用が必要]}

パターン マッチングや書き換えを使用してリクエストをルーティングおよび処理する URL マッピング システムでは、より短く「フレンドリーな URL」を使用できるため、サイトのシンプルさが増し、検索エンジンによるインデックス作成が向上します。たとえば、「/page.cgi?cat=science&topic=physics」で終わる URL は、「/page/science/physics」に変更できます。これにより、URL は覚えやすく、読みやすく、書きやすくなり、検索エンジンにはサイトの構造レイアウトに関するより優れた情報が提供されます。グラフ トラバーサル アプローチでも、フレンドリーな URL が作成される傾向があります。「/page/science」などの短い URL は、単に「/page/science/physics」への長いトラバーサルの短縮形であるため、デフォルトで存在する傾向があります。^{[引用が必要]}

Ajax は「Asynchronous JavaScript and XML」の略で、Webアプリケーションを作成するためのWeb開発技術です。その目的は、ユーザーが変更を要求するたびにWebページ全体を再読み込みする必要がないように、バックグラウンドでサーバーと少量のデータを交換することで、Webページの応答性を高めることです。これにより、Webページの対話性、速度、保守性、および使いやすさが向上します。^[22]

JavaScript での Ajax プログラミングは複雑なため、 Ajax サポートのみを扱うAjax フレームワークが多数存在します。一部の Ajax フレームワークは、より大きなフレームワークの一部として組み込まれています。たとえば、jQuery JavaScript ライブラリはRuby on Rails に含まれています。^{[引用が必要]}

「 Web 2.0」リッチ Web アプリケーションの開発への関心が高まるにつれ、Ajax と JavaScript で直接プログラミングすることの複雑さが明らかになったため、コンパイラ テクノロジが導入され、開発者は Java、Python、Ruby などの高水準言語でコーディングできるようになりました。これらのコンパイラの最初のものはMorfikで、その後Google Web Toolkitが続き、その後しばらくしてPyjsと RubyJSの形で Python と Ruby への移植が行われました。これらのコンパイラとそれに関連するウィジェット セット ライブラリにより、リッチ メディア Ajax アプリケーションの開発は、デスクトップ アプリケーションの開発に非常に似たものになりました。^{[引用が必要]}

いくつかのフレームワークは、Webサービスの作成と提供のためのツールを提供しています。これらのユーティリティは、Webアプリケーションの他の部分と同様のツールを提供する場合があります。^[23]

最近のWeb 2.0 RESTfulフレームワークの多くは、リソース記述フレームワーク(RDF)の概念に基づいて、一種のセマンティック Webオントロジーでリソースのコレクションを構築するためのリソース指向アーキテクチャ(ROA) インフラストラクチャを提供しています。^{[引用が必要]}