PythonのWebフレームワークを検索すると、Django、Flask、FastAPIが必ずと言っていいほど登場します。私たちの最新のPython開発者調査結果でも、これら3つのフレームワークが、バックエンドWeb開発にPythonを使用する開発者にとって依然としてトップの選択肢であることが確認されています。3つすべてがオープンソースであり、最新のPythonバージョンと互換性があります。
しかし、自分のプロジェクトに最適なWebフレームワークをどのように決定すればよいのでしょうか？この記事では、各フレームワークの長所と短所を探り、それらのパフォーマンスを比較します。
Django
Djangoは、Instagram、Spotify、Dropboxなどの企業で使用されている「バッテリー同梱型」のフルスタックWebフレームワークです。「締め切りを守る完璧主義者のためのWebフレームワーク」として称賛されるDjangoは、堅牢なWebアプリケーションをよりシンプルかつ迅速に構築できるように設計されました。
2005年にオープンソースプロジェクトとして初めて公開されたDjangoは、約20年後の現在も非常に成熟していますが、依然として活発に開発が続けられています。ソーシャルメディア、eコマース、ニュース・エンターテイメントサイトなど、多くのWebアプリケーションに適しています。
DjangoはMVT（Model-View-Template）アーキテクチャに従っており、各コンポーネントが特定の役割を担います。モデルはデータを処理し、その構造を定義します。ビューはビジネスロジックを管理し、リクエストを処理し、モデルから必要なデータを取得します。最後に、テンプレートは、MVC（Model-View-Controller）アーキテクチャのビューと同様に、このデータをエンドユーザーにレンダリングします。
フルスタックWebフレームワークとして、DjangoはデータベースからHTMLやJavaScriptのフロントエンドまで、Webアプリケーション全体を構築するために使用できます。
あるいは、Django REST Frameworkを使用してDjangoを（Reactのような）フロントエンドフレームワークと組み合わせることで、モバイルおよびブラウザベースのアプリケーションを構築することも可能です。
Djangoの基本概要、構造化された学習パス、フレームワークを習得するのに役立つその他のリソースを含む、私たちの包括的なDjangoガイドをご覧ください。
Djangoの利点
Djangoが最も広く使用されているPython Webフレームワークの1つであり続ける理由は数多くあります。
- 豊富な機能性：Djangoの「バッテリー同梱型」アプローチは、認証、キャッシュ、データ検証、セッション管理などの組み込み機能を提供します。そのDRY（Don't Repeat Yourself）原則は、開発を高速化し、バグを削減します。
- 簡単なセットアップ：Djangoは組み込み機能を活用することで依存関係の管理を簡素化し、外部パッケージの必要性を減らします。これにより、初期設定が合理化され、互換性の問題が最小限に抑えられ、迅速に作業を開始できます。
- データベースサポート：DjangoのORM（Object-Relational Mapping）はデータ処理を簡潔にし、SQLの知識がなくてもSQLite、MySQL、PostgreSQLなどのデータベースを使用できます。ただし、MongoDBのような非リレーショナルデータベースにはあまり適していません。
- セキュリティ：クロスサイトスクリプティング（XSS）、SQLインジェクション、クリックジャッキングなどの一般的な脆弱性に対する組み込みの防御機能により、最初からアプリケーションを迅速に保護できます。
- スケーラビリティ：モノリシックではありますが、Djangoは依然としてアプリケーションアーキテクチャ（ビジネスロジックとテンプレート）の水平スケーリング、データベース負荷を軽減するためのキャッシング、効率向上のための非同期処理を可能にします。
- コミュニティとドキュメンテーション：Djangoは大規模で活発なコミュニティと詳細なドキュメンテーションを誇り、すぐに使えるチュートリアルやサポートを提供しています。
Djangoの欠点
多くの利点があるにもかかわらず、次のWebアプリケーションを開発する際にはDjango以外の選択肢を検討することもあるでしょう。
- 軽量ではない：その「バッテリー同梱型」設計は、小規模なアプリケーションには過剰装備となる可能性があり、そのような場合はFlaskのような軽量フレームワークの方が適しているかもしれません。
- 学習曲線が急：Djangoの豊富な機能性には、当然ながらより急な学習曲線が伴います。ただし、新しい開発者を支援するための多くのリソースが利用可能です。
- パフォーマンス：Djangoは一般的にFlaskやFastAPIのようなフレームワークと比較して遅いですが、組み込みのキャッシングと非同期処理により応答時間を改善できます。
Flask
Flaskは、バックエンドWeb開発のためのPythonベースのマイクロフレームワークです。しかし、「マイクロ」という言葉に惑わされてはいけません。これから見ていくように、Flaskは小規模なWebアプリケーションに限定されるものではありません。
Flaskは、Werkzeug WSGI（Web Server Gateway Interface）とJinja2テンプレートをベースにしたシンプルなコアで設計されています。著名なFlaskユーザーには、Netflix、Airbnb、Redditなどがあります。
元々はエイプリルフールのジョークだったFlaskは、Djangoの数年後、2010年にオープンソースプロジェクトとしてリリースされました。マイクロフレームワークのアプローチは、Djangoのそれとは根本的に異なります。DjangoがWebアプリケーション構築に必要な多くの機能を備えた「バッテリー同梱型」アプローチを取るのに対し、Flaskはずっとミニマリストです。
マイクロフレームワークの背後にある哲学は、誰もが独自の好みを持っており、開発者は自由にコンポーネントを選択できるべきだというものです。その結果、Flaskにはデータベース、ORM（Object-Relational Mapper）、ODM（Object Document Mapper）は含まれていません。
FlaskでWebアプリケーションを構築する際には、事前に決定されていることはほとんどありません。これは、以下で説明するように、大きな利点をもたらす可能性があります。
Flaskの利点
私たちの「開発者エコシステムの状態」調査を通じて、Flaskの使用率は過去5年間で着実に増加し、2021年には初めてDjangoを上回りました。
バックエンドWebフレームワークとしてFlaskを選択する理由には、以下のようなものがあります。
- 軽量設計：FlaskのミニマリストなアプローチはDjangoに対する柔軟な代替手段を提供し、小規模なアプリケーションやDjangoの豊富な機能を必要としないプロジェクトに最適です。しかし、Flaskは小規模プロジェクトに限定されず、必要に応じてスケーリングできます。
- 柔軟性：Flaskでは、データ処理やユーザー認証などのコア機能に対してライブラリやフレームワークを選択できます。これにより、プロジェクトに最適なツールを選択し、前例のない方法でスケーリングすることが可能になります。
- スケーラビリティ：Flaskのモジュラー設計により、水平方向へのスケーリングが容易です。NoSQLデータベースレイヤーを使用することで、スケーラビリティをさらに強化できます。
- 緩やかな学習曲線：Flaskのシンプルな設計は学習を容易にしますが、より複雑なアプリケーションの場合、より多くの拡張機能を調査する必要があるかもしれません。
- コミュニティとドキュメンテーション：Flaskには広範な（おそらく少し技術的な）ドキュメンテーションと明確なコードベースがあります。FlaskのコミュニティはDjangoよりも小さいですが、一貫して活発であり、着実に成長しています。
Flaskの欠点
Flaskには多くの利点がありますが、Web開発プロジェクトで使用する前に考慮すべき点がいくつかあります。
- ほとんどの機能を自分で用意する必要がある：Flaskのマイクロフレームワーク設計と柔軟性により、データ検証、セッション管理、キャッシングなど、ほとんどのコア機能を自分で処理する必要があります。これは柔軟性にとっては有益ですが、既存のライブラリを見つけるか、機能をゼロから構築する必要があるため、開発が遅れる可能性があります。さらに、Flaskとの互換性を確保するために、長期的な依存関係の管理が必要です。
- セキュリティ：Flaskには最小限の組み込みセキュリティしかありません。クライアントCookieの保護以外は、Webセキュリティのベストプラクティスを実装し、含まれる依存関係のセキュリティを確保し、必要に応じて更新を適用する必要があります。
- パフォーマンス：FlaskはDjangoよりも若干優れたパフォーマンスを発揮しますが、FastAPIには劣ります。FlaskはASGI（FastAPIが使用する標準）のサポートも一部提供していますが、よりWSGIと密接に関連しています。
FastAPI
その名の通り、FastAPIはPythonを使用して高性能なWeb APIを構築するためのマイクロフレームワークです。比較的新しい（2018年にオープンソースとして初リリース）にもかかわらず、FastAPIは開発者の間で急速に人気を集め、2021年以降、私たちの最も人気のあるPython Webフレームワークのリストで常に3位にランクインしています。
FastAPIは、ASGI（Asynchronous Server Gateway Interface）サーバーであるUvicornとWebマイクロフレームワークであるStarletteを基盤として構築されています。FastAPIは、データ検証、シリアライゼーション、ドキュメンテーションを追加し、Web APIの構築を簡素化します。
FastAPIを開発する際、このマイクロフレームワークの作成者たちは、多くの異なるフレームワークやツールを使用した経験に基づいて開発を行いました。DjangoはフロントエンドのJavaScript Webフレームワーク（ReactやVue.jsなど）が普及する前に開発されましたが、FastAPIはこの環境を念頭に置いて設計されています。
近年、OpenAPI（以前のSwagger）がAPI構造を定義し、APIを文書化するためのフォーマットとして登場し、FastAPIに活用できる業界標準を提供しました。
RESTful APIを作成するという暗黙のユースケースに加えて、FastAPIはメッセージングプラットフォームやダッシュボードなど、リアルタイム応答を必要とするアプリケーションにも最適です。その高性能と非同期機能により、機械学習モデル、データ処理、分析など、データ集約型のアプリケーションにも優れています。
FastAPIの利点
2021年、FastAPIは私たちの「開発者エコシステムの状態」調査で初めて独自のカテゴリを獲得し、回答者の14%がこのマイクロフレームワークを使用していました。
それ以来、その使用率は20%に増加し、FlaskとDjangoの使用率はわずかに減少しています。
開発者がFastAPIを選択する理由には、以下のようなものがあります。
- パフォーマンス：FastAPIは速度を重視して設計されており、非同期処理と（Starletteによって提供される）双方向WebSocketをサポートしています。ベンチマークではDjangoやFlaskを上回り、高トラフィックのアプリケーションに最適です。
- スケーラビリティ：Flaskと同様に、FastAPIは高度にモジュール化されており、スケーリングが容易で、コンテナ化されたデプロイメントに完全に適しています。
- 業界標準への準拠：FastAPIはOAuth 2.0、OpenAPI（以前のSwagger）、JSON Schemaと完全に互換性があります。これにより、安全な認証の実装とAPIドキュメントの生成が容易になります。
- 使いやすさ：FastAPIは型ヒントと検証にPydanticを使用しており、型チェック、オートコンプリート、リクエスト検証を提供することで開発を加速します。
- ドキュメンテーション：FastAPIには広範なドキュメンテーションが付属しており、サードパーティのリソースも継続的に増加しているため、あらゆるレベルの開発者がアクセスしやすくなっています。
FastAPIの欠点
プロジェクトでFastAPIを使用することを決定する前に、以下を考慮してください。
- 成熟度：FastAPIは比較的新しく、DjangoやFlaskほどの成熟度はありません。コミュニティは小さく、普及度が低いためにユーザーエクスペリエンスがスムーズでない場合があります。
- 互換性：マイクロフレームワークとして、FastAPIが完全に機能するアプリケーションになるためには追加の機能が必要です。DjangoやFlaskと比較して互換性のあるライブラリが少なく、独自の拡張機能を開発する必要があるかもしれません。
Flask、Django、FastAPIの選択
では、どのPython Webフレームワークが最適なのでしょうか？多くのプログラミングの試みと同様に、答えは「場合による」です。
適切な選択は、いくつかの質問への答えによって異なります。どのような種類のアプリケーションを構築していますか？優先事項は何ですか？プロジェクトが将来どのように進化すると予想していますか？
3つの人気のあるPython Webフレームワークはすべて独自の強みを持っているため、アプリケーションに基づいてそれらを評価することが最善の決定を下すのに役立ちます。
標準的なWebアプリケーション機能がすぐに使える必要がある場合は、Djangoが良い選択であり、より堅牢な構造を必要とするプロジェクトに適しています。その利点は、特にリレーショナルデータベースを使用する場合に顕著であり、ORMがデータ管理を簡素化し、組み込みのセキュリティ機能を提供します。ただし、小規模なプロジェクトやシンプルなアプリケーションの場合、このような広範な機能は過剰装備となる可能性があります。
Flaskはより大きな柔軟性を提供します。そのミニマリスト設計により、開発者は目的の拡張機能やライブラリを選択できるため、カスタム機能を必要とするプロジェクトに適しています。このアプローチは、要件が急速に変化し進化する可能性のあるスタートアップやMVP（実用最小限の製品）に理想的です。Flaskは簡単に始められますが、より複雑なアプリケーションを構築するには多くの拡張機能を調査する必要があることを覚えておいてください。
速度が最優先事項である場合、FastAPIは強力な候補であり、特にAPIファーストまたは機械学習プロジェクトに適しています。型ヒントなどの最新のPython機能を活用して、自動データ検証とドキュメンテーションを提供します。マイクロサービスやデータ駆動型APIなど、高性能を必要とするアプリケーションには、FastAPIが優れた選択肢です。それにもかかわらず、DjangoやFlaskほど組み込み機能が豊富ではない可能性があり、追加の機能を手動で実装する必要があるかもしれません。
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