AI分野での開発言語として一躍有名になったPythonですが、その人気を支える特徴のひとつとして豊富なフレームワークやライブラリの存在があります。
Pythonでは、AI開発には欠かせない機会学習やディープラーニング・数値計算向けのライブラリをはじめ、Webアプリケーション開発を効率よくスピード開発するために便利なWebフレームワークが多くあります。
本記事では、PythonでのWebアプリケーション開発におすすめのフレームワークを紹介していきます。
1. Pythonが得意とするシステム開発の種類は？
Pythonは幅広い分野で利用されていますが、特に、AI開発、IoT、Webアプリケーション開発などに向いているとされています。
それぞれの分野において、どのように活用されているのでしょうか。
◆ AI開発
PythonはAI (人工知能) 分野におけるメイン開発言語としての地位を築いています。
Pythonの強みである、AI開発に欠かせない数値計算や機械学習・ディープラーニングに便利なライブラリは、世界中のエンジニアに積極的に活用されています。
◆ IoT
IoT（Internet of Things）とは、元々はインターネットに接続されなかった身の回りのあらゆるモノ（テレビ、冷蔵庫、車など）がインターネットに接続される仕組みを指します。
IoT開発におけるPythonの活用方法としては、IoTを搭載させるために必要なマイコンをMicroPythonで開発したり、Raspberry PiとPythonを組み合わせて、スイッチのオンオフを遠隔操作するようなスマート家電を簡単に作ることができます。
◆ Webアプリケーション
PythonはYouTubeやInstagramのような大企業のシステムから小規模のシステムに至るまで、幅広いWebアプリケーション開発に対応可能です。
現在のWebシステム開発にはスピードが求められ、かつ、よりよいサービスの提供のための変更や機能追加への柔軟な対応が求められます。
Pythonには、Webアプリケーション開発に適したフレームワークが多く在り、開発するシステムに合わせて様々な特徴を持ったフレームワークが広く利用されています。
2. 【2020年版】PythonのおすすめWebフレームワーク5選
Webフレームワークとは、Webアプリケーション開発のために便利なプログラムのひな型が集まっているツールです。
Webフレームワークを利用することは、開発を簡単に効率よく行えたり、品質保持やメンテナンス性能の向上などのメリットがあります。
Pythonにある多くのWebフレームワークの中から、特におすすめの5つについて見ていきましょう。
2.1 Django
Djangoは、Pythonフレームワークの中でも知名度・普及度が最も高く、ひととおりのWeb開発に必要な機能全てが詰まった多機能万能フレームワークです。
Djangoは汎用性が高いため、小規模から大規模なシステムに至るまで対応可能です。
利用ユーザーが多く、疑問点・不明点が出てきても、検索して調べれば解決方法も見つけやすいことも人気の理由のひとつでしょう。
2.2 Flask
Flaskは、標準で提供する機能が最小限に絞られており、他のWebフレームワークに比べても動きが軽く軽量なWebフレームワークです。
小規模なサイトや、多くの機能を必要としないWebアプリケーション開発に向いています。
シンプルな機能ゆえ学習コストは低めであり、導入しやすいでしょう。
自分自身で実装する機能も多いため、カスタマイズ性が高いことも特徴です。
2.3 Bottle
Bottleは、他のフレームワークと比べても機能が少なく、軽量・シンプル・高速であることに特化しています。
単発的なアプリケーション開発や、軽さを重視したいアプリケーション開発をスピーディーに行うことが可能です。
機能が限定的であるため他のライブラリやプラグインで補う必要が出てくるでしょう。
2.4 Tornado
Tornadoは非同期通信が行えるPythonのWebフレームワークです。
非同期通信とは、データの送信者と受信者のタイミングをとらずに通信を行うことで、リクエスト送信中にレスポンスをまたずに他の処理を進めることが可能です。
処理パフォーマンスが高く、接続が集中しやすいWebアプリケーション開発にもおすすめです。
2.5 web2Py
web2pyは、シンプルなクロスプラットフォーム対応のWebフレームワークであり、WindowsやMac、Linuxなど異なるプラットフォーム上での実行が可能です。
様々なデータベースとの効率的な連携や、悪質なセキュリティ違反を防ぐセキュリティに強い機能なども備わっています。
3. エンジニアがPythonフレームワークを活用するメリットとは？
新しいWebサービスやWebコンテンツが次々に生まれる中で、Webアプリケーション開発におけるフレームワークの利用は必然となっており、開発言語と共にフレームワークも日々進化を続けています。
Pythonでの開発においてもフレームワークの活用にはたくさんのメリットがあり、多くのエンジニアが積極的に利用しています。
【PythonのWebフレームワーク活用のメリット】
◆ 開発の効率化
少ないコードで機能の実装を実現し、開発スピードの向上が可能となり、作業時間の短縮につながることで効率のよく開発が進められます。
◆ ミスやエラーの減少
Webフレームワークを利用することでエンジニアのコーディング量が減り、ミスやエラーの発生も少なくなるため、修正作業にかかる工数や時間も削減できます。
◆ ルールの統一化
フレームワークを利用することで、エンジニアのスキルに関係なくある程度コードの書き方やルールが統一化されます。可読性の高いコードはメンテナンスもしやすくなり品質向上につながります。
4. WEBアプリ開発に使うフレームワークの選び方
Webアプリケーション開発の際に大切なのは、フレームワークの選定です。
開発規模やアプリケーションの内容によっても異なってきますが、以下に選び方のポイントを解説します。
4.1 開発環境に適しているかどうか確認する
導入を検討しているフレームワークがあれば、実際に利用するデータベース・サーバーなどの環境に導入できるかどうかを事前に調べましょう。
環境に合ったものを選ぶと開発時の導入もスムーズに行えるでしょう。
4.2 学習コストが高すぎるものは避ける
開発するエンジニアにとって学習コストが高すぎるフレームワークは避けましょう。
特に新しいフレームワークの中には、日本語のドキュメントが乏しかったり、開発コミュニティが充実していないこともあり、導入後の問題解決に時間がかかるケースも考えられます。
機能や特徴を考慮するのはもちろんですが、エンジニアが学びやすいかどうかも大切なポイントです。
4.3 PythonのWebフレームワークは3タイプ
PythonのWebフレームワークには3タイプあることをおさえておきましょう。
◆ フルスタックフレームワーク（Full-Stack Framework）
Web開発に必要な機能がすべてそろっているフレームワーク
小規模なものから大規模なシステムにまで対応可能であり汎用性があります。
【フルスタックフレームワーク例】
Django、web2py、Pylons、CubicWebなど
◆ マイクロフレームワーク（Microframework）
必要最低限の機能が搭載されているフレームワーク
データベースや抽象化レイヤー、入力フォーム、特定のツールやライブラリなどの追加機能などは提供していません。
小規模の開発をしたい方や、軽量な動作を求められるシステムにおすすめです。
【マイクロフレームワーク例】
Flask、Bottle、CherryPy、Dashなど
◆ 非同期フレームワーク（Asynchronous Framework）
多数の同時接続の処理が可能なフレームワーク
非同期フレームワークは、"同時接続ができるマイクロフレームワーク" として徐々に人気が出てきています。
効率的に処理ができるような開発をしたい場合に、非同期フレームはおすすめです。
【非同期フレームワーク例】
Tornado、Sanic、Growler、Aiohttpなど
まずこれらのどのタイプのフレームワークを利用するかを決め、その中の各フレームワークの特徴やメリットデメリットを把握し、開発するアプリケーションに合うものを選ぶのもひとつの方法です。
5. 海外で注目を集める人気のWebフレームワークは？
2020年、海外で注目を集める人気の高いPythonのWebフレームワークを種類別に説明します。
中にはまだ日本ではなじみのないフレームワークも含まれていますが、今後広く使われるようになることも考えられますのでチェックしておくとよいでしょう。
参考：
・Top 10 Python Frameworks for Web Development In 2020
・Top 20 Python Web Development Framework For The Year 2020
・Top 13 Python Web Frameworks to Learn in 2020
◆ フルスタックフレームワーク
| Django | ・機能が豊富 ・堅牢なセキュリティ ・高速 ・充実したサポートコミュニティ |
|---|---|
| web2py | ・様々なOSで動作可能 ・インストール不要 ・データ処理やデータベースとの連携に優れている |
| Pyramid | ・拡張性がある ・柔軟な認証/認可処理 ・デコレーター機能 |
| TurboGiars | ・マルチデータベースをサポート ・MVCアーキテクチャ ・コマンドラインツール |
◆ マイクロフレームワーク
| Flask | ・軽量 ・カスタマイズの幅が広い ・MVTモデル ・ドキュメントが豊富 |
|---|---|
| Bottle | ・マイクロフレームワークの中でもかなり軽量 ・超高速 ・WSGI環境 |
| CherryPy | ・マイクロフレームワークの中では比較的多機能 ・少ないコードで実装可能 ・軽量 |
◆ 非同期フレームワーク
| Tornado | ・高パフォーマンス ・ノンブロッキングサーバー ・シンプル |
|---|---|
| Sanic | ・高速なHTTPレスポンス ・豊富なプラグイン ・拡張や機能実装が簡単 |
| Growler | ・多数のオープンソースパッケージをサポート ・複雑なアプリケーション開発を簡単に素早く実装可能 |
6. まとめ
今日では、高機能・高品質のサービスを提供することが当たり前のように求められ、それらに対応するため、Webアプリケーション開発にはスピード・柔軟性・品質保持などが重要視されます。
それに伴い、より効率よくスピーディーな開発を遂行するため、プログラミング言語やフレームワークは進化を続けており、PythonのWebフレームワークのトレンドもどんどん変化しています。
本記事で紹介した内容を参考に、現在多くのエンジニアに人気の最新フレームワークの特徴をおさえ、目的に合わせたフレームワークを活用してシステム開発に役立ててみてはいかがでしょうか。
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