Pythonのフレームワークとは？おすすめ10選もあわせて紹介

「Pythonのアプリ開発は、どうすれば効率的？」

「Pythonはライブラリやフレームワークが多数あるけれど、どれを使えばよい？」

「Pythonのフレームワークにはどんな種類があるの？」

PythonでのWebアプリ開発では、生産性や品質の向上を目的としてフレームワークを用いることが一般的です。携われるプロジェクトを増やしたいエンジニアや、案件の獲得に役立てたいフリーランスエンジニアは、数多くあるPythonのフレームワークからどれを選択して習得するべきか悩ましいのではないでしょうか。

また、PythonのフレームワークにはWeb以外にも機械学習を行うアプリに向けたものもあります。AIや機械学習、データサイエンス分野を目指すエンジニアの場合には、こちらも気になるところでしょう。

本記事では、フレームワークを使うことのメリットやデメリット、Pythonのおすすめフレームワーク10選とその特徴、選定する際に考慮すべき点などを紹介します。フレームワークを習得し、活躍の場を広げたいPythonエンジニアの方は、ぜひお役立てください。

Pythonによるアプリ開発と効率化

Pythonは近年人気の高まっている汎用的なプログラミング言語です。スクリプト言語に分類され、シンプルな記述で初心者でも学びやすいという特徴を持ちます。Linux、Windows、macOSなどのマルチなプラットフォームに対応している点も特徴です。

Pythonでのアプリケーション開発においても、他のプログラミング言語と同様に開発効率の向上は重要な課題です。この課題に対しても、ライブラリやフレームワークの活用による効率化という対策をPythonは持っています。一定の効果が見込める対策を持つ点もPythonの人気の理由の一つといえます。

Pythonで開発されることの多いアプリケーション種別

Pythonは汎用的な言語ですが、ある程度人気のある分野は限られています。

その一つがWebアプリケーションの開発です。各種のWebサイトを構築するためのフレームワークが充実しており、多くのWebサイトが構築されてきた実績があります。

もう一つの人気分野が、AIや機械学習を行うアプリケーションの開発です。以前より、この分野での利用が活発で開発を効率化するライブラリが充実していることから、ますます人気が高まっている状況です。データサイエンス分野でもAIや機械学習といった技術を利用するため、エンジニアにとっては活躍の場を拡大することに繋がります。

ライブラリとフレームワークの活用

ライブラリとフレームワークは、両方ともプログラムの開発効率を高めることに役立ちます。
しかし、使い方や提供する機能に違いがあるため、利用する開発者は区別しておくことが重要です。

ライブラリは、アプリケーションの開発でよく使われる処理をあらかじめ部品として作っておいたものです。アプリケーション開発者は自分の用途に合ったライブラリを適宜取り込むことで開発対象の量を減らすことができます。

フレームワークは、アプリケーション開発のための骨組み、枠組み、手順を提供してくれるものです。よく使う機能についてはまとめて部品化しており、開発者はこれらの部品と枠組みおよび手順に沿うことで開発がしやすくなります。

いずれも開発を効率的にする役割を果たしてくれるため、これらについての知見もアプリケーション開発者に求められるスキルとなります。現在のアプリケーション開発では、フレームワークの採用が前提とされることも一般的です。

パッケージ管理ツールanaconda

Pythonではライブラリやフレームワークを提供する際にはパッケージとして配布することが一般的です。このパッケージ管理のためのツールanacondaもPythonでの開発で大いに役立ちます。フレームワークについて学習する際にも、anacondaを使って理解を深めておきましょう。

PythonのWebフレームワークの分類

Pythonの用途で大きく分けることができます。特に最も多くのフレームワークが存在するのがWebアプリケーション開発用のフレームワークです。一般的にサーバーサイドアプリを構築する際に用います。

また、Web以外のフレームワークとしてはAI・機械学習用のフレームワークがあります。他の言語では珍しいPythonならではのフレームワークです。他にもデスクトップアプリなどのGUIを構築するためのフレームワークもあります。

特に数の多いWebフレームワークには、備えられた機能や通信方法によって分類することができます。以下では、Webアプリのフレームワーク3種類について違いを紹介します。なお、同一のフレームワークでフルスタックと非同期型の両方の特徴を兼ねるTornadoのようなフレームワークもあります。

どのくらいの規模のアプリ開発をするのか、データの処理速度が速い必要があるかなど、開発対象によって利用するフレームワークを決めることが重要です。

マイクロ型のフレームワーク

マイクロ型フレームワークとは、必要最低限の機能を備えたフレームワークのことです。別名「軽量フレームワーク」ともいいます。特に小規模なwebアプリケーションの開発に向いています。

フルスタックフレームワークに比べると機能は少ないですが、シンプルで自由度が高くカスタムしやすい設計になっています。そのため、覚えることが少なく初心者が理解しやすいのも特徴の一つです。

フルスタック型のフレームワーク

フルスタックフレームワークはWeb開発に必要な機能を多く揃えたフレームワークです。

Webアプリケーションと一言でいっても、画面側からのアクセスを受け付ける処理、データベースへのアクセス、業務ロジック、画面へのレスポンスを行う処理などの実装が必要です。フルスタックフレームワークは、これらの処理の実装に必要な機能をまとめて提供してくれます。多機能でルールに沿った開発をする場合には高い生産性の実現が可能なため、大規模システムの開発に適しているという特徴を持ちます。

多機能である分、利用開始時に覚える必要がある内容が多く、マイクロフレームワークに比べて学習コストは高くなってしまいます。また、開発の自由度は低く拡張性は低い傾向です。

非同期型のフレームワーク

非同期処理フレームワークとは、Webにおける非同期通信処理の実装に最適化したフレームワークです。非同期通信に向けた処理では、並行して複数のアクセスが想定されるため、複数同時接続処理が可能なことが求められます。API、Web API、REST API等と呼ばれる処理の実装にも適しています。

なお、フルスタックフレームワークの中には、非同期通信にも対応しているものもあり、特に矛盾した存在ではありません。

Web以外の分野向けのフレームワークも

Web以外の分野に向けたフレームワークも多数存在しています。Pythonの場合には、機械学習を利用するアプリに向けたフレームワークは非常に人気のある分野です。

その他にも、デスクトップのGUIアプリを作成するためのフレームワークなどもあります。

Pythonフレームワークの4つのメリット

フレームワークを利用したアプリケーション開発には、さまざまな利点があります。

以下では代表的なメリットを4つ紹介します。フレームワークを採用する理由は4つのメリットのいずれかである場合が多いです。したがって、エンジニアはメリットを意識した開発を行えるよう意識しておきましょう。

1：メンテナンスがしやすくなる

フレームワークはアプリ開発に一定のルール・手順を強制することで開発の効率化を実現します。ある程度、記述内容などが定められており、結果としてできあがるコードの統一化が図れるため、メンテナンスがしやすいメリットがあります。

複数人が共同で開発するプロジェクトでは、人によってコードの書き方が違うこともよくあります。1つのプロジェクト内で、同じ処理であってもいろいろな書き方をされていると、可読性が低下しメンテナンスが難しくなります。

フレームワークを活用することで、コードの書き方やルールを統一し、読みやすくメンテナンスしやすいプログラムになります。

2：開発速度が向上する

フレームワークを活用することで、開発にかかる作業を効率化し、開発に必要な時間を短縮することができます。これは必然的に開発におけるコストの削減にも繋がります。

フレームワークを使わずに開発する場合は、0からコードを書かなくてはなりません。必要な機能を備えたフレームワークを使えば、プログラマーが書かなくてはならないコードの量を減らすことが可能です。

特にフルスタックフレームワークではよく利用される機能が提供されており、必要な機能のほとんどが用意されていることも多いです。このような場合には、フレームワークを使うことで作業量を減らすことができます。

3：ソフトウェア品質が向上する

フレームワークを利用することでソースコードに記載すべき内容などが明確化されるため、高品質なアプリケーション開発が可能になります。また、近年ではセキュリティの面でも性能の高い、安全なアプリケーションを作ることも求められます。Webアプリケーションでは、ログイン機能やフォームデータの送信、データベースへのアクセスなど、情報の送受信処理を頻繁に実装します。これらの送受信処理では、セキュリティ脆弱性が生まれないよう対処が必要です。これらもフレームワークの提供するセキュリティを活用することで効率よく実現できるでしょう。

4：人的なミスを減らせる

フレームワークを適用することで、プログラマーが手作業で書かなくてはいけないコードを減らすことができるため、タイプミスをはじめとする人的なミスを削減することができます。

用意された枠組みに従ってコード記述量を抑えてアプリケーションを開発し、目的の機能を実装することが可能です。コード記述量を減らすことにより、人的要因によるバグが発生する可能性を減らし、バグを修正する手間もなくすことにつながります。

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Pythonのフレームワークのデメリット

フレームワークを適用した開発にはデメリットもあります。他の言語のフレームワークでもPythonのフレームワークでも、デメリットの多くは共通しています。

デメリットの一つは、フレームワークを適用した場合にはフレームワークごとの独自の記述ルールに従う必要があることです。新たなフレームワークを使う際には、初期に独自のルールを学習する必要があります。使いこなせるようになれば非常に便利ですが、使いこなせるようになるまでに時間がかかるといえます。また、参加するプロジェクトで使っているフレームワークが自分の知っているフレームワークと異なる場合には、また学び直さなくてはなりません。

プログラミングスキルの向上が課題のエンジニアにとっては、フレームワークの多用でスキル向上が妨げられるというデメリットもあります。フレームワークの提供する機能が便利なため、それらの機能について考える/作る機会を持てなくなるためです。

ほかのデメリットとして、プログラムの自由度が下がることもあげられます。ルールに沿ったプログラムとするため、最短のコード量にはならない場合や、最も処理が早くなる実装が実現できない場合があります。

Pythonフレームワークおすすめ10選

Pythonのフレームワークは用途別で、大きく2種類あります。Webアプリケーション開発向けの機能を中心に備えたフレームワークと機械学習・ディープラーニングに役立つ機能を揃えたフレームワークです。また、Webフレームワークにはマイクロフレームワーク、フルスタックフレームワーク、非同期型フレームワークなどにも分類されます。

以下では、Webおよび機械学習アプリ開発におすすめのフレームワーク10選を紹介します。それぞれのフレームワークにどのような機能や特徴があるのか、どのくらいの規模の開発に向いているのかなどを知り、習得や選定の参考に役立てましょう。

Web向けマイクロフレームワーク

軽量で拡張性の高いマイクロフレームワークは、必要最低限の記述でアプリが作れる点が大きなメリットです。また、余計な処理がないため高速な動作も期待できます。

1：Bottle

Bottleは、Webアプリケーションを開発のためのマイクロ型フレームワークです。

bottle.pyという1つのファイルのみで構成されており、シンプルで軽量であるという特徴があります。複雑な仕組みを理解する必要がないため、初心者でも使いやすいフレームワークとされており、初めてPythonフレームワークを学習する際にもおすすめです。

2：Flask

3：Pyramid

Web向けフルスタックフレームワーク

4：Django

Djangoは、Web開発用のフルスタックフレームワークです。Pythonのフレームワークとして特に人気のあるものの1つで、習得すると利用機会の多い定番のフレームワークです。先頭の「D」は発音せず「ジャンゴ」と読みます。

ユーザー認証やサイトマップ、フォーム、データベース操作、RSSフィードなど、Webアプリケーション開発に適した機能が揃っています。

Djangoで開発されたサービスとしては、InstagramやPinterestなどのwebアプリケーションがあります。

5：Tornado

6：web2Py

7：FastAPI

機械学習向けフレームワーク

8：Tensorflow

9：PyTorch

10:Streamlit

Pythonフレームワークの選び方

PythonにはWebや機械学習に向けて様々なフレームワークが用意されています。エンジニアが自分のスキルアップやキャリアアップを目的にフレームワークの習得を目指す場合には、まずはどのような分野で活躍することを想定しているかがフレームワーク選定の一つの基準です。

作りたいアプリケーションやしたい仕事などの目的がはっきりしている場合は、目的に合ったフレームワークを選ぶと良いでしょう。そのためには、フレームワークごとの特徴や、得意不得意を理解しておくことが大切です。

どれを選んでよいか迷ってしまう場合にはDjangoがオススメです。多機能で汎用性が高く、トレンドのフレームワークのため、日本語の情報量も多くあります。また、フルスタックフレームワークであるため、Webアプリケーション開発に必要な機能はほぼすべて揃っています。

初心者の方で、Djangoは敷居が高いという方や、まずはフレームワークに触れてみたいという方は、bottleやFlaskなど簡単に扱えるマイクロフレームワークから始めてみるのも良いでしょう。

フレームワークに関する情報を得るため、コミュニティが活発なフレームワークを選択するという方法もあります。多くの開発者が参加するコミュニティを持つフレームワークの場合、疑問点などの解消にコミュニティの支援を受けることができます。

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エンジニアがPythonフレームワークを習得すべき理由

エンジニアがPythonのフレームワークを習得するべきといえる理由は、携われる仕事を増やせることがあげられます。特にAIを利用したアプリ開発は今後も有望な分野で、将来性も高いです。

さらにフリーランスエンジニアの場合は、フレームワークの習得により参加できる案件を広げることが可能です。逆にいえば、習得が条件となる案件も存在しており、案件獲得のためのスキル習得の一つといえるでしょう。

Pythonのフレームワークに関するよくある質問

Pythonでのアプリケーション開発で用いられるフレームワークについて、よくある質問をまとめました。特にエンジニアの方は、自身のスキル向上、キャリアアップに向けてご活用ください。

Pythonのフレームワークにはどんなメリットがありますか？

Pythonのフレームワークを利用するメリットには、開発効率の向上やソフトウェア品質の確保などがあげられます。フレームワークはアプリケーション開発に向けた手順やルールを骨組みとして提供してくれるため、アプリケーション開発者のスキルに大きく左右されない開発が可能です。

Pythonの代表的なフレームワークは？

Webのフルスタックフレームワークとしてもっとも有名なのはDjangoでしょう。また、マイクロフレームワークではFlask、API開発向けではFastAPIが人気があります。機械学習向けのフレームワークではTensorFlowやPyTorchがメジャーです。

Pythonのフレームワークを選択する基準は？

エンジニアがキャリアアップに向けて習得するフレームワークを選定する場合には、まずどのようなアプリ開発の分野で活躍したいのかが基準となります。まずはその分野で人気のあるフレームワークから習得することがおすすめです。プログラミングをはじめたばかりの初心者の場合には、マイクロフレームワークなどの学習しやすいものから取り掛かるのも良いでしょう。

フレームワークを習得して、Pythonで活躍しよう

Pythonで使える便利なフレームワークは、本記事で紹介したほかにもさまざまなものが用意されています。

フレームワークを活用することで開発速度、アプリケーションの品質、メンテナンス性能などの向上が図れます。エンジニアにとっては、フレームワークを習得することで参加できるプロジェクトが増え、活動の幅が広がることにもつながります。とくにフリーランスエンジニアは案件にマッチしやすくなり、案件が得やすくなるためメリットは大きいです。

記事内で紹介したフレームワークのメリットやデメリット、おすすめのフレームワークを参考に、フレームワークを存分に活用してみてください。

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