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@hirune(しゃけ ひるね)

ミドルウェアの役割を理解するために、シンプルなTODO APIを作ってみた

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Last updated at Posted at 2026-05-05

はじめに

これまでWebシステム開発には幅広く関わってきましたが、
ミドルウェアについては
「なんとなく知っている止まり」
でした。

Nginx や Redis も、なぜ使うのかを自分の言葉で説明できない状態です。

そこで今回、ミドルウェアを意識しながら手を動かしてみることにしました。
題材として選んだのは、シンプルなTODO APIアプリです。

UIはあえて作らず、curlで動作確認する構成にし、あわせて最近使い始めたGoの理解も深めていきます。

作ったものの構成

クライアント（curl）
　↓
Nginx（ポート80）
　- レートリミット
　- 死活監視（/health）
　↓
Goアプリ（ポート8080）
　- Echo フレームワーク
　- CRUD API
　↓
┌─────────────┬─────────────┐
MySQL（3306）      Redis（6379）
永続化              キャッシュ
技術 役割
Go + Echo APIサーバー
MySQL データの永続化
Redis キャッシュ（メモリ上で高速）
Nginx リバースプロキシ・レートリミット
Docker Compose 複数コンテナの管理

実装の流れ

Step 1：Go + EchoでCRUD APIを作る

まずGoのプロジェクトを作って、EchoでシンプルなAPIを実装しました。

mkdir todo-app && cd todo-app
go mod init todo-app
go get github.com/labstack/echo/v4

todo-app/
├── cmd/main.go        # エントリーポイント・ルーティング
├── handler/todo.go    # リクエスト・レスポンスの処理
├── model/todo.go      # データの型定義
├── repository/todo.go # DBとのやりとり
├── Dockerfile
└── docker-compose.yml

model/todo.go

データの型を定義します。この時点ではIDや時刻を自前で持たせています。

package model

import "time"

type Todo struct {
    ID        int       `json:"id"`
    Title     string    `json:"title"`
    Done      bool      `json:"done"`
    CreatedAt time.Time `json:"created_at"`
}

repository/todo.go

この時点ではメモリ上にデータを保存する仮実装にしています。

package repository

import "todo-app/model"

var todos []model.Todo
var nextID = 1

func GetAll() []model.Todo {
    return todos
}

func Create(title string) model.Todo {
    todo := model.Todo{Title: title, Done: false}
    todos = append(todos, todo)
    nextID++
    return todo
}

handler/todo.go

Echoのcontextからリクエストを受け取り、レスポンスを返します。

package handler

import (
    "net/http"
    "todo-app/repository"
    "github.com/labstack/echo/v4"
)

type TodoHandler struct {
    repo *repository.TodoRepository
}

func NewTodoHandler(repo *repository.TodoRepository) *TodoHandler {
    return &TodoHandler{repo: repo}
}

func (h *TodoHandler) GetTodos(c echo.Context) error {
    todos := h.repo.GetAll()
    return c.JSON(http.StatusOK, todos) // JSONでレスポンスを返す
}

func (h *TodoHandler) CreateTodo(c echo.Context) error {
    title := c.FormValue("title") // リクエストボディからtitleを取得
    if title == "" {
        return c.JSON(http.StatusBadRequest, "title is required")
    }
    todo := h.repo.Create(title)
    return c.JSON(http.StatusCreated, todo)
}

echo.Context は、Echoが提供するHTTP通信の情報を扱うための型です。
リクエストから値を取得したり、レスポンスを返したりする際に使用します。

今回使用している主なメソッドは以下の通りです。

メソッド 意味
c.FormValue("title") リクエストから title の値を取得する
c.JSON(status, data) 指定したHTTPステータスコードとともに、データをJSON形式でレスポンスとして返す

例えば、c.JSON(http.StatusOK, todos) は、HTTPステータス 200 OK とともに todos をJSON形式で返します。

また、http.StatusOK などはGoの標準ライブラリ net/http で定義されているHTTPステータスコードです。

定数 ステータスコード 意味
http.StatusOK 200 成功
http.StatusCreated 201 作成成功
http.StatusBadRequest 400 リクエストに問題がある

cmd/main.go

Echoのインスタンスにルーティングをつけてサーバーを起動します。

package main

import (
    "todo-app/handler"
    "todo-app/repository"
    "github.com/labstack/echo/v4"
)

func main() {
    todoRepo := repository.NewTodoRepository()
    todoHandler := handler.NewTodoHandler(todoRepo)

    e := echo.New()
    e.GET("/todos", todoHandler.GetTodos)
    e.POST("/todos", todoHandler.CreateTodo)

    e.Start(":8080")
}

curlで動作確認します。

curl -X POST http://localhost:8080/todos -d "title=買い物"
# {"id":1,"title":"買い物","done":false,"created_at":"0001-01-01T00:00:00Z"}

curl http://localhost:8080/todos
# [{"id":1,"title":"買い物","done":false,"created_at":"0001-01-01T00:00:00Z"}]

created_atが0001-01-01になっているのはまだ時刻をセットしていないからです。次のステップでMySQLに繋いだら解決します。

Step 2：MySQLを繋ぐ

GORMというORMライブラリを使ってMySQLに接続しました。

go get gorm.io/gorm
go get gorm.io/driver/mysql

model/todo.go

GORMはgorm.Modelを埋め込むだけでID・CreatedAt・UpdatedAt・DeletedAtを自動で管理してくれます。

package model
 
import "gorm.io/gorm"
 
type Todo struct {
    gorm.Model                  // ID, CreatedAt, UpdatedAt, DeletedAt が自動で入る
    Title string `json:"title"`
    Done  bool   `json:"done"`
}

repository/todo.go

メモリ仮実装からMySQLを使う実装に書き直します。

package repository
 
import (
    "todo-app/model"
    "gorm.io/gorm"
)
 
type TodoRepository struct {
    db *gorm.DB
}
 
func NewTodoRepository(db *gorm.DB) *TodoRepository {
    return &TodoRepository{db: db}
}
 
func (r *TodoRepository) GetAll() []model.Todo {
    var todos []model.Todo
    r.db.Find(&todos) // &todosに全件の結果を格納する
    return todos
}
 
func (r *TodoRepository) Create(title string) model.Todo {
    todo := model.Todo{Title: title, Done: false}
    r.db.Create(&todo) // INSERT INTO todos ...
    return todo
}

cmd/main.go

DB接続を追加してrepositoryに渡します。

package main
 
import (
    "fmt"
    "todo-app/handler"
    "todo-app/model"
    "todo-app/repository"
    "github.com/labstack/echo/v4"
    "gorm.io/driver/mysql"
    "gorm.io/gorm"
)
 
func main() {
    dsn := "root:root@tcp(mysql:3306)/todo?charset=utf8mb4&parseTime=True&loc=Local"
    db, err := gorm.Open(mysql.Open(dsn), &gorm.Config{}) // MySQLへの接続を確立
    if err != nil {
        panic(fmt.Sprintf("failed to connect database: %v", err))
    }
 
    db.AutoMigrate(&model.Todo{}) // 構造体からテーブルを自動生成
 
    todoRepo := repository.NewTodoRepository(db)
    todoHandler := handler.NewTodoHandler(todoRepo)
 
    e := echo.New()
    e.GET("/todos", todoHandler.GetTodos)
    e.POST("/todos", todoHandler.CreateTodo)
 
    e.Start(":8080")
}

curlで動作確認します。今度はcreated_atに正しい時刻が入っています。

curl -X POST http://localhost:8080/todos -d "title=買い物"
# {"ID":1,"CreatedAt":"2026-05-05T02:37:18.465Z","title":"買い物","done":false}

Step 3：Docker Composeで全部まとめる

各サービスをDocker Composeで管理しました。

services:
  app:
    build: .
    ports:
      - "8080:8080"
    depends_on:
      - mysql
      - redis
    restart: on-failure

  mysql:
    image: mysql:8.0
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: root
      MYSQL_DATABASE: todo
    ports:
      - "3306:3306"
    volumes:
      - mysql_data:/var/lib/mysql

  redis:
    image: redis:7
    ports:
      - "6379:6379"

  nginx:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf
    depends_on:
      app:
        condition: service_started
    restart: on-failure

volumes:
  mysql_data:

ここで学んだこと：volumesの仕組み

docker compose downするとコンテナが削除されてデータも消えます。それを防ぐためにvolumesを使ってMySQLのデータをコンテナの外に保存するようにしました。

コンテナ削除 → コンテナは消える
             → mysql_dataボリュームは残る
次回起動     → ボリュームをマウント → データが残っている

ここでハマったこと：MySQLの起動タイミング問題

depends_onはコンテナの起動順序を保証するだけで、MySQLが完全に準備できるまで待ってくれません。GoアプリがMySQLに接続しようとしたときにまだ準備中でエラーになりました。

todo-app-app-1 | panic: failed to connect database: connection refused

restart: on-failureを追加して、失敗したら再起動を繰り返すようにしたら解決しました。

Step 4：Nginxをリバースプロキシとして設定する

最初は「Nginxって何のために挟むの？」という疑問がありました。今回はレートリミットを実装することで、Nginxを挟む意味を持たせました。

events {}

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=mylimit:10m rate=1r/s;

    server {
        listen 80;

        location /health {
            return 200 "nginx is healthy\n";
            add_header Content-Type text/plain;
        }

        location / {
            limit_req zone=mylimit burst=5 nodelay;
            proxy_pass http://app:8080;
        }
    }
}
設定 意味
limit_req_zone レートリミットのルールを定義
rate=1r/s 1秒に1リクエストまで許可
burst=5 瞬間的に5リクエストまでは許容
nodelay burst超えは即座に503を返す
/health Nginxの死活監視エンドポイント

並列でリクエストを送って動作確認したら、ちゃんと503が返ってきました。

for i in $(seq 1 30); do curl -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" http://localhost:80/todos & done; wait
# 200
# 503
# 503
# ...

GoアプリはNginxの後ろに隠れているので、レートリミットを超えたリクエストはGoアプリに届く前にNginxがブロックしてくれます。

Step 5：Redisでキャッシュを実装する

RedisはメモリにデータをもつKVS（Key-Value Store）です。MySQLより圧倒的に速いので、一度取得したデータをRedisに保存しておいて、次回はRedisから返すキャッシュとして使いました。

repository/todo.go（GetAll部分）

func (r *TodoRepository) GetAll() []model.Todo {
    ctx := context.Background()

    // Redisからキャッシュを取得
    cached, err := r.rdb.Get(ctx, "todos").Result()
    if err == nil {
        var todos []model.Todo
        json.Unmarshal([]byte(cached), &todos)
        return todos  // MySQLにアクセスしない
    }

    // キャッシュがなければMySQLから取得
    var todos []model.Todo
    r.db.Find(&todos)

    // Redisに30秒保存
    data, _ := json.Marshal(todos)
    r.rdb.Set(ctx, "todos", data, 30*time.Second)

    return todos
}

追加・更新・削除のときはキャッシュを削除して、次のGETで最新データを取得させるようにしました。

GET /todos
　→ Redisにある → そのまま返す（速い）
　→ Redisにない → MySQLから取得 → Redisに保存 → 返す

POST/PUT/DELETE
　→ MySQLを更新 → Redisのキャッシュ削除

Redisの中身はこのコマンドで確認できます。

docker compose exec redis redis-cli
GET todos
# JSONが返ってきたらキャッシュ成功

やってみて感じたこと ・ 学び

ミドルウェアは難しそうだと思っていましたが、実際に手を動かしてみると、仕組みで理解できるようになりました。

特に印象的だったのは以下の2点です。

  • Nginxを挟む理由
    最初は「なくても動く」と思っていましたが、レートリミットを実装して納得しました。
    前段に置くことで、不正なリクエストをGoアプリに届く前にブロックでき、アプリは正常なリクエストの処理に集中できます。

  • RedisとMySQLの使い分け
    Redisはメモリ上で動くため高速で、キャッシュ用途に適しています。
    今回は毎回MySQLに問い合わせるのではなく、取得したデータをRedisにキャッシュすることで、MySQLへのアクセス回数を減らすことができました。

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