Express.js

Express.jsとは何か

Express.jsはNode.js用の最小主義（ミニマリスト）Webアプリケーションフレームワーク。2010年にTJ Holowaychukが開発・公開した。Node.jsの標準httpモジュールは低レベルすぎて、実用的なWebアプリを構築するには多くのボイラープレートコードが必要だった。Expressはその課題を解決し、HTTPリクエスト/レスポンスの処理をシンプルかつ柔軟にするために生まれた。

たとえるなら、Node.jsのhttpモジュールが「鉄鉱石」だとすれば、Expressは「工具セット」。鉄鉱石から直接何かを作ることもできるが、工具があれば遥かに効率的。

Express.jsの核心的な特徴

なぜExpress.jsが生まれたのか

2010年のNode.jsの状況

Node.jsは2009年にRyan Dahlが公開した。サーバーサイドでJavaScriptを実行できるという革命的な技術だったが、Webアプリケーションを構築するためのツールは未整備だった。

素のNode.js vs Express.js

素のNode.jsでサーバーを書く場合:

// 素のNode.js: 煩雑で冗長
const http = require('http')
const url = require('url')

const server = http.createServer((req, res) => {
  const parsedUrl = url.parse(req.url, true)

  if (parsedUrl.pathname === '/api/users' && req.method === 'GET') {
    res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'application/json' })
    res.end(JSON.stringify([{ id: 1, name: '太郎' }]))
  } else if (parsedUrl.pathname === '/api/users' && req.method === 'POST') {
    let body = ''
    req.on('data', chunk => { body += chunk })
    req.on('end', () => {
      const user = JSON.parse(body)
      res.writeHead(201, { 'Content-Type': 'application/json' })
      res.end(JSON.stringify(user))
    })
  } else {
    res.writeHead(404)
    res.end('Not Found')
  }
})

server.listen(3000)

Express.jsで同じことを書く場合:

// Express.js: シンプルで読みやすい
const express = require('express')
const app = express()

app.use(express.json()) // JSONボディの解析ミドルウェア

app.get('/api/users', (req, res) => {
  res.json([{ id: 1, name: '太郎' }])
})

app.post('/api/users', (req, res) => {
  res.status(201).json(req.body)
})

app.listen(3000)

TJ Holowaychukとその影響

TJ Holowaychukはオープンソースコミュニティで最も多産な開発者の一人。Express.jsだけでなく、Mocha（テストフレームワーク）、Jade/Pug（テンプレートエンジン）、Commander.js（CLIツール）など、多くのNode.jsライブラリを開発した。

ExpressはRubyのSinatraフレームワークに強く影響を受けている。Sinatraの「最小限のDSLでWebアプリを書く」という思想をNode.jsに持ち込んだ。

ミドルウェアパターン

Express.jsの最も重要な設計概念がミドルウェア。リクエストが到着してからレスポンスを返すまでの間に、複数の関数が順番に処理を行う仕組み。

ミドルウェアの種類

const express = require('express')
const app = express()

// 1. アプリケーションレベルのミドルウェア
// すべてのリクエストに適用
app.use((req, res, next) => {
  console.log(`${req.method} ${req.url} - ${new Date().toISOString()}`)
  next() // 次のミドルウェアへ
})

// 2. 特定パスに限定したミドルウェア
app.use('/api', (req, res, next) => {
  // /api で始まるリクエストのみ
  const token = req.headers.authorization
  if (!token) {
    return res.status(401).json({ error: '認証が必要です' })
  }
  next()
})

// 3. サードパーティミドルウェア
const cors = require('cors')
const helmet = require('helmet')
app.use(cors())       // CORS設定
app.use(helmet())     // セキュリティヘッダー

// 4. 組み込みミドルウェア
app.use(express.json())                         // JSONボディ解析
app.use(express.urlencoded({ extended: true }))  // URLエンコードボディ解析
app.use(express.static('public'))                // 静的ファイル配信

// 5. ルーター（モジュール化）
const userRouter = express.Router()
userRouter.get('/', (req, res) => { /* ... */ })
userRouter.post('/', (req, res) => { /* ... */ })
app.use('/api/users', userRouter)

// 6. エラーハンドリングミドルウェア（引数が4つ）
app.use((err, req, res, next) => {
  console.error(err.stack)
  res.status(500).json({ error: 'サーバーエラーが発生しました' })
})

app.listen(3000)

ミドルウェアのnext()の仕組み

ミドルウェア関数は3つの引数を受け取る: req（リクエスト）、res（レスポンス）、next（次のミドルウェアを呼ぶ関数）。

• next() を呼ぶ: 次のミドルウェアに処理を渡す
• next() を呼ばない: そこで処理が止まる（レスポンスを返す場合）
• next(err) を呼ぶ: エラーハンドリングミドルウェアにジャンプ

ルーティング

基本的なルーティング

// HTTPメソッドに対応するメソッド
app.get('/users', (req, res) => { /* GET /users */ })
app.post('/users', (req, res) => { /* POST /users */ })
app.put('/users/:id', (req, res) => { /* PUT /users/123 */ })
app.patch('/users/:id', (req, res) => { /* PATCH /users/123 */ })
app.delete('/users/:id', (req, res) => { /* DELETE /users/123 */ })

// パラメータの取得
app.get('/users/:id', (req, res) => {
  const userId = req.params.id        // URLパラメータ
  const page = req.query.page         // クエリパラメータ (?page=2)
  res.json({ userId, page })
})

// ルートチェーン
app.route('/articles')
  .get((req, res) => { /* 一覧取得 */ })
  .post((req, res) => { /* 新規作成 */ })

Routerによるモジュール分割

// routes/users.js
const express = require('express')
const router = express.Router()

router.get('/', async (req, res) => {
  const users = await User.findAll()
  res.json(users)
})

router.get('/:id', async (req, res) => {
  const user = await User.findByPk(req.params.id)
  if (!user) return res.status(404).json({ error: 'ユーザーが見つかりません' })
  res.json(user)
})

router.post('/', async (req, res) => {
  const user = await User.create(req.body)
  res.status(201).json(user)
})

module.exports = router

// app.js
const userRoutes = require('./routes/users')
const articleRoutes = require('./routes/articles')

app.use('/api/users', userRoutes)
app.use('/api/articles', articleRoutes)

典型的なプロジェクト構成

my-express-app/
├── src/
│   ├── routes/           # ルート定義
│   │   ├── users.js
│   │   ├── articles.js
│   │   └── index.js
│   ├── middleware/        # カスタムミドルウェア
│   │   ├── auth.js
│   │   ├── validation.js
│   │   └── errorHandler.js
│   ├── controllers/      # ビジネスロジック
│   │   ├── userController.js
│   │   └── articleController.js
│   ├── models/           # データモデル
│   │   ├── User.js
│   │   └── Article.js
│   ├── services/         # 外部サービス連携
│   ├── utils/            # ユーティリティ
│   └── app.js            # Expressアプリ設定
├── tests/
├── .env
├── package.json
└── README.md

Express.jsはフォルダ構成を強制しないため、チームで規約を決める必要がある。上記はMVC的な一般的構成。

メリットとデメリット

メリット

デメリット

代替フレームワークとの比較

Node.jsフレームワークの世代

Express.js vs Fastify

// Express.js
app.get('/api/users', (req, res) => {
  res.json([{ id: 1, name: '太郎' }])
})

// Fastify: スキーマによるバリデーション・シリアライゼーションの最適化
fastify.get('/api/users', {
  schema: {
    response: {
      200: {
        type: 'array',
        items: {
          type: 'object',
          properties: {
            id: { type: 'integer' },
            name: { type: 'string' },
          },
        },
      },
    },
  },
}, async (request, reply) => {
  return [{ id: 1, name: '太郎' }]
})

Fastifyはレスポンスのスキーマを事前定義することで、JSONシリアライゼーションを最適化し、Expressの約2倍のスループットを実現する。

Express.js vs Hono

// Hono: Web Standard APIベース、Edge Runtime対応
import { Hono } from 'hono'

const app = new Hono()

app.get('/api/users', (c) => {
  return c.json([{ id: 1, name: '太郎' }])
})

export default app // Cloudflare Workersで動く

Honoは2022年に登場した超軽量フレームワーク。Cloudflare Workers、Deno Deploy、Bun等のEdge Runtimeで動作し、Express.jsの約10分の1のバンドルサイズ。

実践: REST APIサーバー

const express = require('express')
const cors = require('cors')
const helmet = require('helmet')

const app = express()

// ミドルウェア設定
app.use(helmet())
app.use(cors())
app.use(express.json())

// インメモリデータストア（デモ用）
let todos = [
  { id: 1, title: 'Express.jsを学ぶ', completed: false },
  { id: 2, title: 'REST APIを作る', completed: false },
]
let nextId = 3

// CRUD操作
app.get('/api/todos', (req, res) => {
  res.json(todos)
})

app.get('/api/todos/:id', (req, res) => {
  const todo = todos.find(t => t.id === parseInt(req.params.id))
  if (!todo) return res.status(404).json({ error: 'Not found' })
  res.json(todo)
})

app.post('/api/todos', (req, res) => {
  const { title } = req.body
  if (!title) return res.status(400).json({ error: 'Title is required' })
  const todo = { id: nextId++, title, completed: false }
  todos.push(todo)
  res.status(201).json(todo)
})

app.put('/api/todos/:id', (req, res) => {
  const todo = todos.find(t => t.id === parseInt(req.params.id))
  if (!todo) return res.status(404).json({ error: 'Not found' })
  Object.assign(todo, req.body)
  res.json(todo)
})

app.delete('/api/todos/:id', (req, res) => {
  todos = todos.filter(t => t.id !== parseInt(req.params.id))
  res.status(204).end()
})

// エラーハンドリング
app.use((err, req, res, next) => {
  console.error(err.stack)
  res.status(500).json({ error: 'Internal Server Error' })
})

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server running on http://localhost:3000')
})

参考文献

• Express.js 公式ドキュメント - 公式リファレンスとガイド
• Express.js GitHub - ソースコードとIssue
• Node.js 公式ドキュメント - Node.jsのHTTPモジュールリファレンス
• Fastify 公式ドキュメント - 高速なNode.jsフレームワーク
• Hono 公式ドキュメント - Edge Runtime対応の超軽量フレームワーク
• Koa 公式サイト - Express作者による次世代フレームワーク
• NestJS 公式ドキュメント - TypeScriptベースのエンタープライズフレームワーク
• helmet.js - Expressのセキュリティミドルウェア