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2024年版
Kotlin サーバーサイドプログラミング
実践開発
2024年6月22日 Kotlin Fest 2024
竹端 尚人
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自己紹介
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竹端 尚人
主にバックエンドエンジニア
Twitter: @n_takehata
● 2006.04〜 公務員
● 2007.12〜 SES
● 2011.04〜 モバイルゲーム開発(サーバーサイド
Kotlinを始める)
● 2020.12〜 フリーランス(バックエンド開発、
テックリード、技術顧問など)
概要
現在は主に、クラウド型電子カルテを開発している株式
会社ヘンリーでエンジニアとして従事
Kotlin愛好会というコミュニティの運営もやっています
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● CEDEC 2018、2019登壇
● Software Design 2019年2月号〜4月号で短期連載
「サーバーサイド開発の品質を向上させる
Java→Kotlin移行のススメ」執筆
● 2021年4月 書籍「Kotlin サーバーサイドプログラ
ミング実践開発」出版
● 2023年4月 Techpitにて「Kotlin入門ガイドー言語
思想から特徴・歴史・使いどころまで、まるっと予
備知識がわかる教科書」執筆
● Kotlin Fest 2024登壇 ←New
登壇、執筆
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アジェンダ
1. 旧Kotlinサーバーサイドプログラミング実践開発
2. 最近のサーバーサイドKotlinで使えるフレームワーク
3. 新Kotlinサーバーサイドプログラミング実践開発
4. まとめ
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サーバーサイドKotlinで使えるフレームワークの紹介と、
現在ならどういう構成にするかの一案を紹介します
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1. 旧Kotlinサーバーサイド
プログラミング実践開発
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書籍の概要
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● Kotlinの基礎構文についての学習
● サーバーサイドで使用するフレームワークの学習
(Spring Boot、MyBatis)
● 実践的なサーバーサイドアプリケーション(書籍管理シ
ステム)の実装
● Kotlin製のフレームワークの学習(Ktor、Exposedなど)
書籍の概要
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Kotlin基礎
↓
サーバーサイドKotlin基礎
↓
サーバーサイドKotlin実践(アプリケーション作成)
↓
Extra StageとしてKotlin製フレームワークを知る
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書籍内のアプリケーションの全体像
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● Spring Boot(Webアプリケーションフレームワーク、
DIフレームワーク)
● MyBatis(O/Rマッパー)
● JUnit(テストフレームワーク)
● オニオンアーキテクチャ(アーキテクチャ)
書籍内のアプリケーションで使用しているフレームワー
ク、アーキテクチャ
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Javaのフレームワークを使用し
まずはサーバーサイドKotlin自体の開発に慣れる
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RepositoryImpl
O/Rマッパー
(MyBatis)
ドメイン
オブジェクト
Repository
Test
(JUnit)
Service
Controller
(Spring Boot)
DI(Spring Boot)
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各種フレームワークを現在の考えで
置き換えていきます
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2. 最近のサーバーサイドKotlin
で使えるフレームワーク
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● Webアプリケーションフレームワーク
● DIフレームワーク
● O/Rマッパー
● テストフレームワーク
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● Webアプリケーションフレームワーク
● DIフレームワーク
● O/Rマッパー
● テストフレームワーク
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Kotlinで使える
Webアプリケーションフレームワーク
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● Ktor
● Micronaut
● gRPC-Kotlin
Webアプリケーションフレームワーク
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Ktor
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● JetBrains社が開発しているKotlin製の軽量なWebアプ
リケーションフレームワーク
● プラグインの機能により、柔軟な機能追加ができ拡張
性が高い
● 非同期I/Oをサポートしている
現時点の最終リリース: 2024年5月
Ktorとは？
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ルーティング
fun Application.configureRouting() {
routing {
get("/users") {
call.respond(
User(1, "kotlin", "[email protected]")
)
}
}
}
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プラグインのインストール
fun main() {
embeddedServer(Netty, port = 8080, host = "0.0.0.0") {
install(CORS)
install(Authentication)
}.start(wait = true)
}
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Micronaut
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● マイクロサービスとサーバーレスアプリケーションの
ために設計されたJavaフレームワーク
● 高速でメモリ消費の少ない起動を実現している
● Ktorの構文での記述もサポートされている
現時点の最終リリース: 2024年6月
Micronautとは？
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ルーティング
@Controller("/hello")
class HelloController {
@Get
@Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
fun index() = "Hello World"
}
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gRPC-Kotlin
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● gRPCをKotlinで実装するためのフレームワーク
● Protocol BuffersからKotlinのコードを生成し、使うこ
とが可能
※ Webアプリケーションフレームワークという分類とは少
し違うが、Webのインターフェースの一種として紹介
現時点の最終リリース: 2023年12月
gRPC-Kotlinとは？
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RPCの実装
class HelloWorldService :
GreeterGrpcKt.GreeterCoroutineImplBase() {
override suspend fun sayHello(request: HelloRequest) {
helloReply {
message = "Hello ${request.name}"
}
}
}
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おすすめ
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No content
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● 軽量で柔軟性の高い設計になっており、アプリケー
ションの起動速度も速い
● JetBrains社製かつKotlin製で、Coroutinesを使用した
非同期I/Oにも対応しており、Kotlinの特性を活かした
実装もしやすい
● REST APIなど、通常のWebアプリケーション・サー
バーであればベターな選択肢
Ktor
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● マイクロサービスの1つとして使用する場合は、
gRPC-Kotlinを使用したい(gRPCをマイクロサービスを
実装することは定番)
● gRPCを使わない場合は、Micronautも選択肢に上がる
その他のフレームワークについて
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● Webアプリケーションフレームワーク
● DIフレームワーク
● O/Rマッパー
● テストフレームワーク
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Kotlinで使える
DIフレームワーク
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● Koin
● Dagger2
● Kodein
DIアプリケーションフレームワーク
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Koin
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● サーバーサイド、Android、KMPと様々なプラット
フォームで使用可能なKotlin製のDIフレームワーク
● シンプルなDSLにより設定が容易
● KSPを使用してアノテーションの解決が行われる
現時点の最終リリース: 2024年4月
Koinとは？
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モジュールの登録
@Module
@ComponentScan("org.koin.kotlinfest")
class Module
fun main() {
startKoin {
modules(Module().module)
}
// ・・・
}
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@Single
class UserRepositoryImpl : UserRepository {
override fun findUser(id: Int): User {
// ・・・
}
}
DI対象の定義
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コンストラクタでDI
@Single
class UserService(private val userRepository:
UserRepository) {
fun getUser(id: Int) : User = userRepository.findUser(id)
}
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class UserApplication : KoinComponent {
val userService: UserService by inject()
// ・・・
}
フィールドでDI
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Dagger2
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● Googleが提供するJavaのDIフレームワーク
● もともとSquareが開発していたDagger(1.x)をGoogle
がforkして開発している
● コンパイル時に全ての解析を行い依存性の解決をする
ため、実行時のオーバーヘッドが少ない
現時点の最終リリース: 2024年3月
Dagger2とは？
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@Module
class RepositoryModule {
@Provides
fun provideUserRepository(userRepository:
UserRepositoryImpl): UserRepository {
return userRepository
}
}
モジュールの定義
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@Component(modules = [RepositoryModule::class])
interface ServiceComponent {
fun getUserService(): UserService
}
コンポーネントの登録
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class UserService @Inject constructor(private val
userRepository: UserRepository) {
fun getUser(id: Int): User = userRepository.findUser(id)
}
コンストラクタでDI
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class Main {
@Inject
lateinit var userService: UserService
// ・・・
}
フィールドでDI
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Kodein
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● Kotlin製の軽量なDIフレームワーク
● アノテーションは使わず、シンプルで読みやすいDSLを
提供している
● インラインを多用し、高速で最適化されている
現時点の最終リリース: 2024年5月
Kodeinとは？
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val appModule = DI.Module("appModule") {
bind() with
singleton { UserRepositoryImpl() }
}
モジュールの定義
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class UserService(private val userRepository:
UserRepository) {
fun getUser(id: Int): User = userRepository.findUser(id)
}
コンストラクタでDI
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fun main() {
val di = DI {
import(appModule)
}
val userService: UserService by di.instance()
// ・・・
}
フィールドでDI
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おすすめ
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No content
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● 設定がシンプルで容易になっており、比較的導入しや
すい
● SpringでのDIに慣れている人にも、読みやすい記述
● @ComponentScanを使った一括でのDI対象の設定も可
能(KSPによりコンパイル時にscanを解決してくれる)
Koin
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● Dagger2、Kodeinともに@ComponentScanのような一括
でDI対象を登録する機能がなく、DI対象を都度全て記述す
る必要がある
● Dagger2は設定がやや複雑で、学習コストが高い。コンパ
イル時に依存関係を全て解決するため、実行速度は速く安
全だが、コンパイル速度が遅くなる可能性がある
その他のフレームワークについて
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● Webアプリケーションフレームワーク
● DIフレームワーク
● O/Rマッパー
● テストフレームワーク
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Kotlinで使える
O/Rマッパー
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● Exposed
● JOOQ
● Ktorm
O/Rマッパー
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Exposed
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● JetBrains社が開発しているKotlin製のO/Rマッパー
● SQLライクに実装できるDSL、軽量なDAOという2つの
アクセス方法が用意されている
● 長い間0.x系が続いていたが、2024年中に1.0になるこ
とが予定されている
現時点の最終リリース: 2024年6月
Exposedとは？
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// 全カラム指定して定義
object Users : Table() {
val id: Column = varchar("id", 10)
val name: Column = varchar("name", length = 50)
val age = integer("age")
override val primaryKey = PrimaryKey(id)
}
// 数値のIDを自動作成
object Users : IntIdTable() {
val name = varchar("name", 50).index()
val age = integer("age")
}
// UUIDを自動作成
object Users : UUIDTable() {
val name = varchar("name", 50).index()
val age = integer("age")
}
テーブルの定義
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transaction {
// Insert
Users.insert {
it[id] = "kotlin"
it[name] = "Kotlin Fest"
it[age] = 3
}
// Update
Users.update({ Users.id eq "kotlin" }) { it[age] = 4 }
// Select
val users = Users.select(Users.name, Users.age).where { Users.age greaterEq 3 }
// Delete
Users.deleteWhere{ id eq "kotlin" }
}
DSLのコード
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transaction {
// Insert
User.new {
name = "Kotlin Fest"
age = 3
}
// Update
user.age = 4
// Select
val user = User.find { Users.name eq "Kotlin Fest" }.first()
// Delete
user.delete()
}
DAOのコード
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JOOQ
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● SQLに近いDSLでのクエリ作成が可能
● テーブルスキーマからのコード生成が可能で、もとも
とJavaのO/RマッパーだがKotlinのコード生成にも対応
している
● R2DBCによるノンブロッキングI/Oにも対応
現時点の最終リリース: 2024年6月
JOOQとは？
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// Insert
dslContext.insertInto(USERS)
.columns(USERS.ID, USERS.NAME, USERS.AGE)
.values("kotlin", "Kotlin Fest", 3)
.execute()
// Update
dslContext.update(USERS)
.set(USERS.AGE, 4)
.where(USERS.ID.eq("kotlin"))
.execute()
// Select
val users = dslContext.selectFrom(USERS).where(USERS.AGE.ge(3)).fetch()
// Delete
dslContext.deleteFrom(USERS)
.where(USERS.ID.eq("kotlin"))
.execute()
クエリ生成のDSLのコード
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Ktorm
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● 純粋なJDBCに基づいたKotlin用の軽量なO/Rマッパー
● Kotlin製のサードパーティフレームワーク
● 生のSQLに近い形で書ける柔軟なDSLが用意されている
現時点の最終リリース: 2024年5月
Ktormとは？
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object Users : Table("USERS") {
val id = varchar("id").primaryKey()
val name = varchar("name")
val age = int("age")
}
テーブルの定義
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// Insert
database.insert(Users) {
set(it.id, "kotlin")
set(it.name, "Kotlin Fest" )
set(it.age, 3)
}
// Update
database.update(Users) {
set(it.age, 4)
where {
it.id eq "kotlin"
}
}
// Select
val users = database.from(Users).select().where { Users.age greaterEq 3 }
// Delete
database.delete(Users) {
it.id eq "kotlin"
}
クエリ生成のDSLのコード
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val user = database.sequenceOf(Users).find { it.id eq "kotlin" }
if (user != null) {
user.age = 4
user.flushChanges()
}
DAOのような実装にすることも可能
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おすすめ
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No content
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● テーブルスキーマからのコード生成に対応している
● シンプルなDSLで扱いやすく、フレームワークとしても
成熟している
● ノンブロッキングI/Oに対応することもできる
JOOQ
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● ExposedはJetBrains社製で、最近改善も重ねられてお
り、今後有力な選択肢になる可能性がある
● Ktormもシンプルで扱いやすいが、JDBCベースでノン
ブロッキングI/Oには対応していない
● Exposed、Ktormともにテーブルスキーマからのコード
生成は対応していない
その他のフレームワークについて
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● Webアプリケーションフレームワーク
● DIフレームワーク
● O/Rマッパー
● テストフレームワーク
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Kotlinで使える
テストフレームワーク
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● Kotest
● Spek
テストフレームワーク
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Kotest
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● Kotlin製のテストフレームワークで、RunnerはJUnitを
使用している
● 様々な記述方法が定義されており、目的や好みにあっ
た書き方をすることが可能
● データ駆動テスト等、様々な強力な機能を備えている
現時点の最終リリース: 2024年6月
Kotestとは？
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class NumberTestByStringSpec : StringSpec({
"isRange:: when value in range then return true" {
val number = Number(5)
number.isRange(1, 10) shouldBe true
}
})
StringSpec
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class NumberTestByDescribeSpec : DescribeSpec({
describe("isOdd test") {
context("num is odd number"
) {
val number = Number(1)
it("return true") {
number.isOdd() shouldBe true
}
}
context("num is even number"
) {
val number = Number(2)
it("return false") {
number.isOdd() shouldBe false
}
}
}
})
DescribeSpec
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class NumberTestByStringSpec : StringSpec({
"isRange:: when value in range then return true(using forAll)" {
forAll(
row(1),
row(10)
) { value ->
val number = Number(value)
number.isRange(1, 10) shouldBe true
}
}
})
データ駆動テスト
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Spek
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● BDD形式での書き方が可能なテストフレームワーク
● Spek 2.xでは、マルチプラットフォームも念頭に置い
て書き換えられている
● specificationとgherkinという2つのDSLが用意されて
いる
現時点の最終リリース: 2022年8月
Spekとは？
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object NumberTest : Spek({
describe("isOdd test") {
context("num is odd number"
) {
val number = Number(1)
it("return true") {
assertTrue(number.isOdd())
}
}
context("num is even number"
) {
val number = Number(2)
it("return false") {
assertFalse(number.isOdd())
}
}
}
})
テストコード
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おすすめ
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No content
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● JUnitをRunnerとして安定した実行環境がある上で、
用途や好みに応じた記述方法を選択できる
● データ駆動テストやプロパティテスティング等、様々
な便利な機能を備えている
● アップデートも安定的に行われている
Kotest
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● Spekは2022年8月でアップデートが止まっているた
め、現状選択しづらい
● Kotest、JUnit以外でKotlinで使えるテストフレーム
ワークとして、有力なものは見当たらない状況
その他のフレームワークについて
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3. 新Kotlinサーバーサイド
プログラミング実践開発
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サーバーサイドプログラミング実践開発で
作ったアプリケーションを、今ならどういった構成で
作るか？
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選択したフレームワークはこちら
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● Ktor(Webアプリケーションフレームワーク)
● Koin(DIフレームワーク)
● JOOQ(O/Rマッパー)
● Kotest(テストフレームワーク)
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それぞれのフレームワークの選定理由
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Ktor
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● 軽量で柔軟性の高い設計になっており、アプリケー
ションの起動速度も速い
● Kotlin製で、Coroutinesを使用した非同期I/Oにも対応
しており、Kotlinの特性を活かした実装もしやすい
● JetBrains社製で、Kotlinのアップデートへの追随も安
定している
Ktorの選定理由
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● 比較的新しいフレームワークのため、エコシステムや
サードパーティのプラグインなどは発展途上
● Springのようなフルスタックフレームワークではない
ため、用途に応じて他のフレームワークとの組み合わ
せも必要(Spring等に慣れてる人向けの注意点)
Ktorの注意点
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Koin
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● 設定がシンプルなDSLで容易になっており、学習コスト
も低い
● マルチプラットフォームに対応し、サーバーサイド以
外との技術スタックの共有が可能
● @ComponentScanを使った一括でのDI対象の設定も可
能
Koinの選定理由
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● 依存関係をランタイムで解決するため、パフォーマン
スに影響が出る可能性がある
● 依存関係の追加漏れなどがあっても、コンパイル時に
エラーを見つけられないため、実行時のクラッシュに
つながる
Koinの注意点
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JOOQ
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● シンプルなDSLで扱いやすく、フレームワークとしても
成熟している
● R2DBCでのノンブロッキングI/Oにも対応している
● テーブルスキーマからのKotlinのコード生成が可能
JOOQの選定理由
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● 生のSQLに近い形のDSLになるため、難しいクエリを書
く際には記述が複雑になる可能性がある
● 併せて実装にはSQLの知識が必要
JOOQの注意点
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Kotest
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● 様々な記述方法が定義されており、目的や好みにあっ
た書き方をすることが可能
● データ駆動テストやプロパティテスティング等、様々
な便利な機能を備えている
● JUnitをRunnerとしていて安定した実行環境がある
Kotestの選定理由
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● 様々な記述方法が用意されているので、プロジェクト
によって一定の方針決めは必要
● 各Spec(記述方法)ごとに挙動が違う部分があるので、
複数のSpecを使用する場合は注意が必要(ネストした際
の挙動など)
Kotestの注意点
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RepositoryImpl
O/Rマッパー
(MyBatis)
ドメイン
オブジェクト
Repository
Test
(JUnit)
Service
Controller
(Spring Boot)
DI(Spring Boot)
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RepositoryImpl
O/Rマッパー
(JOOQ)
ドメイン
オブジェクト
Repository
Test
(Kotest)
Service
Controller
(Ktor)
DI(Koin)
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KtorとKoinを組み合わせて使う場合
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implementation("io.insert-koin:koin-ktor:3.5.6")
koin-ktorを使うことで、Ktorと組み合わせて実装しやすくなる
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Moduleの定義
val databaseModule = module {
single { UserRepositoryImpl(get()) }
}
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Moduleのインストール
fun main() {
embeddedServer(Netty, port = 8080) {
install(Koin) {
modules(databaseModule)
}
}.start(wait = true)
}
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Ktorと組み合わせることを想定したフレームワークも
増えていく可能性あり
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4. まとめ
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技術スタックの現状
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● Kotlin製のフレームワークで実用的なものもあり、メン
テナンスも活発にされている
● SpringやJOOQのように、Javaで定番のフレームワー
クもKotlin対応がされているものもある
● 有力なフレームワークにJetBrains社製のものも含まれ
ており、今後の発展にも期待が持てる
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サーバーサイドKotlinの現状と今後
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● サーバーサイドの選択肢として、Kotlinが一番人気とい
う状況ではない
● しかし、やはり言語としての利便性やクオリティは高
く、エコシステムも拡充してきている
● サーバーサイド以外の分野も含め、言語としての発展
が期待できる技術であることは間違いない
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サーバーサイドKotlinやっていきましょう！
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ご清聴ありがとうございました