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アプリケーションと開発効率

プログラムとは、処理を手順に沿って並べた文字列にすぎません。

これは、ファイルの行数を数えるような単純なプログラムであっても、飛行機の運転を管理するような複雑なプログラムであっても同じことです。

すべてのプログラムは、あらかじめ決められた手続きを、プログラムに書かれた手順に沿って実行しているにすぎません。

Webアプリケーションの基本はテキスト処理です。

Webアプリケーションはとてもシンプルな原理で動いているため、単純な処理の組み合わせであらゆることができるようになります。

Webアプリケーションで実行する処理の多くは文字列の切り貼りです。

出力に使うHTMLもデータベースとの通信に使うSQLも、全部１つのプログラムの中に埋め込んでしまう方が便利なように思えます。

事実、初期のWebアプリケーションを実行するWebアプリケーションでは、そのような素朴な手法がうまく機能しました。

Pythonのようなスクリプト言語には、文字列を扱うための強力な機能が多く搭載されています。

また、データベースとの接続など、豊富な機能を提供する標準モジュールを使えば、とても手軽にWebアプリケーションを作ることができます。

素朴な手法の問題点

Webアプリケーションのプログラムで必要となる文字列の切り貼りを、その場で順番に行うことを、素朴な手法とここでは呼びましょう。

これまでのプログラミングでは、このような手法を使ってプログラムを作ってきました。

単純な出力だけを行うWebアプリケーションでは特に問題があるようには見えません。

サンプルプログラムの後半になると、だんだんとプログラムの見通しが悪くなってきます。

UIとなるフォームをWebアプリケーションから出力したり、データベースとの通信を行い始めたりすると、Pythonのコード以外の文字列がたくさんプログラムに入り込んでしまっています。

このようなプログラムではプログラムの変更をするとき、変更すべき場所を探しだすのが大変になります。

Webアプリケーションに機能を追加したいとき、不具合を直したいときは、HTMLやSQLのような文字列をかきわけて該当するPythonのコードをいちいち見つけ出さなければなりません。

また、コードだけが修正されるとは限りません。

今の状態でさえ、いろいろな種類の文字列が交じってしまっています。

Webアプリケーションをもっと凝ったデザインにするときや、専門のデザイナーにデザインを頼むときに、どのようなことが起こるか想像してみるとよいでしょう。

Webアプリケーションの歴史の初めのころは、素朴な手法を使って開発が行われていました。

しかし、このような手法もほどなく壁に行き当たります。

Webアプリケーションに対する要求が大きくなり、より複雑な機能を持ったWebアプリケーションを作る必要が出てきたのです。

そうなると、不具合の修正や機能追加がだんだんと行いづらくなり、うまく開発が進まなくなってきたのです。

モジュール化、クラス化による開発の効率化

素朴な手法を使ったプログラミングでは、文字列処理などを積み重ねていくことでプログラミングを行います。

これはちょうど、レンガを積み上げて建築をするようなものです。

レンガを積み上げていけば、小屋や小さな家くらいは簡単に作れるようになるかもしれません。

しかし、巨大なビルを作るには、レンガを積むような手法を使うのではなく、もっと効率の良い、他の手法が必要です。

Webアプリケーションに限らず、プログラムには多くの「似通った処理」があります。

似通った処理を繰り返しコードとして書かなくてよいことになります。

Pythonでは、そのような処理をモジュールやクラスとしてまとめることが多いはずです。

Webアプリケーションで扱うテキストはたいてい一定のルールを持っています。

たとえば、Webアプリケーションの出力となるレスポンスにはヘッダーと本文という２つの部分があります。

ヘッダも本文もどちらも文字列です。

本文の文字列は、どのような結果をユーザーに見せたいかによって大きく変化します。

ヘッダには表面に現れないいろいろな情報を記載しますが、記載する情報はおのずと決まるような値が多いため、プログラムで自動的に生成することができます。

このような性質に注目して、Responseという名前のクラスを作りました。

レスポンスを共通して扱うクラスを作ったことで、プログラムがよりシンプルになりました。

Webアプリケーションに実行する共通した処理をクラスとしてまとめたことで、プログラムに重複部分がなくなり、プログラム全体がすっきりと短くなったわけです。

レスポンスだけでなく、データベースと通信を行うときに利用するSQLもルールを持った文字列です。

SQL文字列を作るときのルールをうまく分析し、クラスにすることができればどうなるでしょうか。

プログラムに埋め込まれたSQL文字列がきれいになくなり、プログラムはさらにすっきりするはずです。

実際、近年のWebアプリケーションの開発ではO/Rマッパーといわれるクラスの一種が活用されています。

役割分担による開発の効率化

Webアプリケーションの開発の中で最もやっかいなのがHTMLに相当する文字列です。

HTMLには、数値や文字列といった情報だけでなく、テキストの大きさや位置、テキストの意味などを決める情報をタグ（エレメント）という形で記述します。

このため、一般的なテキストに比べてHTMLは長くなりがちです。

横幅が長くなるのも、Pythonのプログラムとしてはあまり嬉しくありません。

このような長いテキストを埋め込むと、プログラムはすぐにHTMLで埋め尽くされてしまいます。

そのため、Webアプリケーションの出力として使うHTMLだけを外部に分離しておく、という手法がとられ始めました。

プログラムとは別のファイルにHTML文字列を書いておき、必要に応じて読み込んで使うのです。

このような仕組みはテンプレートエンジンと呼ばれています。

高機能なテンプレートエンジンでは、単にHTMLファイルを読み込むだけでなく、内部にプログラムコードのようなものを埋め込めるものもあります。

プログラムとは基本的に手順を文字列で記述したものであり、どんなに単純なものから複雑なものまでその本質は変わりません。たとえば、単純にファイルの行数を数えるプログラムも、飛行機の運航を管理するプログラムも、内部的には同様に手順を追って処理を実行しているに過ぎません。特にWebアプリケーションはその多くがテキスト処理を基本としています。Webアプリケーションは一見すると複雑に見えるかもしれませんが、実際には文字列の切り貼りなどの単純な処理が多く、こうした基本的な処理の積み重ねによって実現されています。初期のWebアプリケーションでは、HTMLやSQLといった出力に用いる文字列をそのままプログラム内に埋め込む形で実装されることが一般的でした。このアプローチは単純かつ迅速に開発を進めるには有効ですが、やがて複雑化していくと管理が難しくなることが課題として浮かび上がります。特にPythonのようなスクリプト言語は文字列操作に強力な機能が備わっているため、簡単にWebアプリケーションを作成することが可能です。そのため、初期段階ではこの「素朴な手法」が大いに役立ちましたが、アプリケーションの要件が高度化するにつれて、単なる文字列の切り貼りでは開発や保守が困難になる状況が生じるようになりました。たとえば、PythonのコードとHTMLやSQLの文字列が混在してしまうと、特定の機能を修正したり新しい機能を追加したりする際に、コードのどこを変更すべきか探し出すのが難しくなります。また、特定の機能の不具合を修正する場合にも、HTMLやSQLの文字列が散在していると、Pythonコードと絡み合っているため、変更する箇所を見つけ出すのが大変です。さらに、こうした「素朴な手法」で実装されたプログラムは可読性が低くなりがちであり、後からの修正や機能追加が煩雑になります。Webアプリケーションが進化し、ユーザーインターフェースや機能が複雑になるにつれて、プログラム全体の見通しが悪くなり、さらにデザイナーがHTMLのデザインを修正したい場合などには、プログラマーとデザイナーの間で齟齬が生じやすくなります。こうした問題を解決するために、プログラムのモジュール化やクラス化が進められました。Pythonではモジュールやクラスを利用することで、文字列処理を整理して効率よく再利用することができます。具体的には、Webアプリケーションのレスポンス部分に共通したルールがある場合、Responseクラスとしてまとめることで、プログラムの重複を削減し、よりシンプルに整理することができます。このように、特定の処理をクラスとしてまとめることで、プログラムが読みやすくなり、また修正や機能追加も容易になります。たとえば、Webアプリケーションのレスポンスには必ずヘッダーと本文が含まれますが、これらの構造を統一することで、どのレスポンスも同じ手順で生成することができ、コードの重複を避けることが可能です。また、SQLも一定のルールを持った文字列であり、クラス化することでプログラムの整理が進み、可読性が向上します。近年のWebアプリケーション開発では、O/Rマッパー（オブジェクト・リレーショナル・マッピング）と呼ばれる技術が普及しており、データベースの操作をオブジェクト指向の手法で管理できるようになっています。これはSQL文字列をクラスとして管理することで、SQLの生成や実行を一貫した方法で行うことができ、プログラムの効率化や保守性の向上に寄与しています。さらに、Webアプリケーションの出力に使用するHTMLについても、HTMLのような長い文字列をプログラム内に埋め込むと、すぐにコードが見づらくなってしまうため、テンプレートエンジンという手法が導入されました。テンプレートエンジンを使用することで、HTMLは別ファイルに分離され、必要なときに読み込んで利用できるようになります。これにより、HTMLがプログラムに埋め込まれることなく管理でき、Webデザイナーがデザインを担当する際にもプログラマーとの連携がしやすくなります。テンプレートエンジンは単にHTMLを出力するだけでなく、条件分岐やループ処理などもサポートしており、複雑なレイアウトやデザインにも対応可能です。このように、Webアプリケーションの各要素をモジュール化・クラス化することで、プログラム全体の見通しが良くなり、修正や機能追加も効率的に行えるようになりました。役割分担が明確になることで、プログラマーはロジックの開発に集中し、デザイナーはHTMLやCSSといったユーザーインターフェースのデザインに専念することができます。最終的に、このような役割分担に基づいた開発手法は、開発効率の向上だけでなく、保守性や可読性の向上にもつながり、結果的に高品質なWebアプリケーションを迅速に提供することが可能になります。