テクノロジー

2024-12-23

NestJSを使用して拡張性のあるアプリを構築する方法を解説

拡張性や保守性の高さや、効率的なサーバーサイドアプリケーションを持つことは、現代のスピード感のある開発において、とても重要とされています。

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NestJSは、高品質なアプリケーションを実現するためのモジュール構造を提供する、Node.js用のプログレッシブフレームワークとして登場しました。Angularからヒントを得たNestJSは、依存性注入（DI）、モジュール、パイプなどの重要な機能を実現することができ、開発者の間で高い人気を誇っています。

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歴史と進化

NestJSは、Node.jsで構成されたサーバーサイドアプリケーションが直面していた複雑化の問題対処に特化して開発されました。当初、コードベースが構造化されておらずモノリシックであったため、アプリケーションの拡張や保守が難しい状況でした。

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この課題を解決するために、NestJSはAngularからモジュラーアーキテクチャ、DI（依存性注入）、サービスベースのデザインパターンなどの概念を取り入れました。

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そこからシステムは進化を遂げ、ミドルウェア、インターセプター、ガードといった優れた機能を開発者が利用できるようになり、機能の分離を意識したパフォーマンス重視のアプリケーション構築に役立っています。

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開発者が直面する課題

サーバーサイドアプリケーションの規模拡大とともに、複雑性の管理問題も大きくなります。構造化されたアプローチを重視しなければ、コードベースは巨大化し、維持、拡張、テストが難しくなる可能性があります。以下で、一般的に開発者が直面する課題を挙げていきます。

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・コンポーネント間の強い結合

システムの一部を変更すると、他の部分で予期しない問題が発生します。

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・エラー処理の不備

エラーが適切に処理されないため、問題が見落とされ、本番環境でのデバッグが難しくなります。

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・一貫性のないコーディング方法

チーム内連携が難しくなるだけでなく、コード全体の品質も低下してしまいます。

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・適切なテストの欠如

テストが不十分だと、バグやリグレッション（不具合の再発）が見逃されやすく、アプリケーションが不安定になってしまいます。

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これらすべての問題は、NestJSのモジュール設計、DIシステムのサポート、一貫したコーディング方法、テストツールの完全サポートを通じて、ネイティブに処理されます。

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NestJSを構成する3本柱

NestJSは、アプリケーションに体系的な構造を提供しながら、サーバーサイドの開発を簡素化します。フレームワークは、基本的に以下の3つに基づいています。

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1 . モジュラー性

アプリケーションは、より小さな再利用可能なモジュールに分割されます。

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2 . 依存性注入

依存性注入により、依存関係が切り離され、柔軟性とテストのしやすさが向上します。

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3 . 統一された構造

Angularと同様に、すべてのレイヤーにわたって統一された構造が備わっているため、開発者がメンテナンスをしやすくなります。

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NestJSを効果的に使用したアプリケーション開発の例

ここでは、NestJSを効果的に使用したアプリケーション開発の例を見ていきます。

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1 . アプリケーションのモジュール化

アプリケーションを特定の役割を持つモジュールに分割することで、管理、保守、拡張がしやすくなります。これにより、開発チームごとに異なる機能を開発しても、他の部分に影響を与えることなく作業を進めることができます。

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【メリット】

・メンテナンスが簡単

個々のモジュールを、それぞれ個別に更新できます。

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・再利用性の向上

モジュールは、様々なプロジェクトや機能で再利用できます。

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・開発スピードの向上

個別のモジュールによる並行開発が可能になります。

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・テストの簡素化

各モジュールを個別にテストできるため、テストがしやすくなります。

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【コード例】

・モノリシックの例

@Module({
  imports: [UsersModule, ProductsModule],
  controllers: [AppController],
  providers: [AppService],
})export class AppModule {}

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・モジュラーの例

@Module({
  controllers: [AppController],
  providers: [AppService],
})export class AppModule {}
@Module({
  controllers: [UsersController],
  providers: [UsersService],
})export class UsersModule {}
@Module({
  controllers: [ProductsController],
  providers: [ProductsService],
})export class ProductsModule {}

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このアプローチにより、各モジュールは自己完結型のユニットとなり、保守性とスケーラビリティが向上します。

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2 . DI（依存性注入）を使用

依存性注入は、コンポーネントやサービスを切り離して、アプリケーションをより柔軟でテストしやすくする方法です。これはNestJSの特徴でもあり、依存性注入を可能にするプロバイダーシステムを使って、依存性を任意のクラスに注入できます。

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【メリット】

・結合度の低減

依存関係を交換しても、アプリケーションの他の部分に変更を加える必要がありません。

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・テストのしやすさの向上

依存関係をモックすることで、コンポーネントを個別にテストできます。

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・再利用性の向上

サービスやコンポーネントは特定の実装に依存しないため、再利用性が向上します。

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【コード例】

・依存性注入なし

@Injectable()
export class UsersService {
  constructor(private readonly usersRepository: UsersRepository) {}
}

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・依存性注入あり

@Injectable()
export class UsersService {
  constructor(private readonly usersRepository: UsersRepositoryInterface) {}
}

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2番目の例では、UsersServiceは特定の実装ではなくインターフェースに依存しているため、サービスコードを変更することなく、異なるリポジトリの実装を組み込むことができます。

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3 . エラー処理とログ記録の実装

エラー処理とログ記録は、アプリケーションの安定性とセキュリティに不可欠です。NestJSには、組み込みのログ記録機能や例外フィルターなどがあり、アプリケーションの一連のプロセス全体を通じて、エラーをキャッチして追跡するのに役立ちます。

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【メリット】

・信頼性の向上

適切なエラー処理により、アプリケーションのクラッシュを防止します。

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・デバックの迅速化

詳細なログにより、エラーの発生場所や原因を把握できます。

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・セキュリティの強化

ログにより、潜在的な脆弱性や脅威を警告することができます。

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【コード例】

・基本的なエラー処理

@Controller('users')
export class UsersController {
  @Get()
  async findAll() {
    try {
      // some code
    } catch (error) {
      throw new HttpException('Error fetching users', 500);
    }
  }
}

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・高度なログ記録

@Controller('users')
export class UsersController {
  constructor(private readonly logger: Logger) {}
  @Get()
  async findAll() {
    try {
      // some code
    } catch (error) {
      this.logger.error('Error fetching users', error);
      throw new HttpException('Error fetching users', 500);
    }
  }
}

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コントローラーにロガーを設定することで、アプリケーションの挙動をより深く理解し、トラブルシューティングが効果的に行えるようになります。

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4 . 一貫したコーディングスタイルを守る

「一貫性」は保守性の向上に繋がる要素の一つです。NestJSは、開発者に対して、ESLintやPrettierを使用してコーディングスタイルのガイドラインを守ることを推奨しています。このような一貫性によって、コードの可読性が向上し、エラーを防ぎ、開発チームメンバー間の共同作業が促進されます。

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【メリット】

・可読性

開発者はコードベースを簡単に理解することができます。

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・エラーの削減

一貫したルールに従うことで、バグの発生を最小限に抑えます。

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・共同作業の効率化

チーム全員が同じスタイルガイドに従うことで、効率的に作業できます。

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【コード例】

@Controller('users')
export class UsersController {
  @Get()
  async findAll(): Promise<User[]> {
    return this.usersService.findAll();
  }
}

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インデントや命名規則を守ることで、コードの可読性と保守性が向上します。

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5 . 包括的なテストを書く

テストはアプリケーション開発において最も重要な部分です。NestJSでは、ユニットテスト、統合テスト、エンドツーエンドテスト用のJestなどのツールが標準装備で、すぐに実行することができます。徹底したテストにより、アプリケーションの信頼性が維持され、リグレッションが防止されます。

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【メリット】

・信頼性の向上

テストにより、バグが本番環境に現れる前に見つけることができます。

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・保守性の向上

テストされたコードは、リファクタリングと保守がしやすくなります。

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・信頼性の向上

開発者はアプリケーションが壊すことなく変更を加えることができます。

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【コード例】

・ユニットテストの例

describe('UsersService', () => {
  let service: UsersService;beforeEach(async () => {
    const module: TestingModule = await Test.createTestingModule({
      providers: [UsersService],
    }).compile();
    service = module.get<UsersService>(UsersService);
  });it('should return an array of users', async () => {
    const result = await service.findAll();
    expect(result).toBeArray();
  });
});

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・結合テストの例

describe('UsersController', () => {
  let controller: UsersController;beforeEach(async () => {
    const module: TestingModule = await Test.createTestingModule({
      controllers: [UsersController],
      providers: [UsersService],
    }).compile();
    controller = module.get<UsersController>(UsersController);
  });it('should return an array of users', async () => {
    const result = await controller.findAll();
    expect(result).toBeArray();
  });
});