Javaは多くのWeb（ウェブ）アプリ開発に使用されているプログラミング言語です。学習してみようと興味はあるものの、コードの学習段階でどのようなWebアプリが作れるのか、具体的にイメージできていない方もいるでしょう。そこで今回は、JavaでのWebアプリ開発に必要な基礎知識や開発の流れを紹介します。
Javaで開発されたWebアプリの例
JavaはOSを問わず動作し、業務システムからゲームなどさまざまな開発に利用される汎用性の高いプログラミング言語です。Webアプリの開発にも適しており、ほとんどのWebアプリの開発にはJavaが使われます。そのほか、フロントエンド（ユーザーが直接触れる部分）とバックエンド（サーバー側）の開発に使えるJavaScriptや、バックエンド開発で活躍するPython、フレームワークが豊富なRubyなどもよく使われるプログラミング言語です。
また、Javaは処理スピードが速く動作が安定しているため、大規模なWebアプリの開発にも適しています。著名なところでは、Amazon、Google、楽天、EvernoteなどがJavaによって開発されたサービスです。歴史のある言語ですが、現在でも新規開発言語として採用されることも多くあります。
JavaでWebアプリを開発するための基礎知識
JavaでWebアプリを開発するには、Javaの知識に加えてWebアプリケーションの仕組みと動的コンテンツ・静的コンテンツについて理解する必要があります。
Webアプリケーションの仕組み
Webアプリは、インターネット上で動作するアプリケーションです。ネットワーク上にあるプログラムをユーザーの端末から実行します。
ブラウザ上から利用できるため、ユーザーの端末に特定ソフトウェアのインストールは不要です。ただし、インターネット接続がないと利用できません。また、利用するにあたってアカウント作成が必要になることが多いです。
Webアプリの開発に着手する前に、どのようにプログラムが動作するのか、必要な構成や動作の仕組みを理解しておきましょう。
Webアプリに必要な要素
Webアプリは、Webクライアント（フロントエンド）とWebサーバー（バックエンド）で構成されます。
Webクライアントとは、Webサーバーにアクセスして、サーバーから情報を受け取る側のコンピューター・ブラウザのことです。ユーザーが操作でき、リクエストの入力や結果の表示がなされます。一般的に、Webブラウザ（例えばGoogle ChromeやFirefoxなど）が最も広く使われているWebクライアントの一例です。
Webサーバーは、Webクライアントへサービス機能を提供する側のコンピューターです。ユーザーがインターネットを通じて情報にアクセスし、さまざまなサービスを利用するための中心的な役割を果たしています。インターネット上でユーザーと情報をつなぐ「橋」のような存在ともいえます。
Webアプリの実装では、負荷軽減やセキュリティ対策などを図るため、クライアントと通信するWebサーバー、プログラムを処理するWebアプリケーションサーバー、大量のデータを管理するデータベースの3層構造を取ることが多くなっています。
Webアプリケーションが動く仕組み
Webアプリは、クライアントとサーバー間でデータをやり取りして動作します。主な流れは下記の通りです。
1.WebクライアントのブラウザがWebサーバーへリクエストを送る
2.ユーザーのリクエストがWebサーバーからアプリケーションサーバーに送られ、アプリケーションサーバー上のプログラムが実行される
3.プログラムがデータベースを操作し、データの取得・追加・更新・削除を行う
4.プログラムによる処理結果がWebサーバーに送られ、結果が反映されたHTMLが作成され、ブラウザに表示される
なお、HTML（HyperText Markup Language）は、Webコンテンツを作成するための基本的な言語です。HTMLは「マークアップ言語」と呼ばれ、Webアプリケーションのすべてのコンテンツを構造化するために使用されます。例えば、ボタン、入力フォーム、テキスト、画像などの要素はすべてHTMLタグを使用して定義されます。
動的コンテンツと静的コンテンツ
Webアプリの仕組みを理解するには、動的コンテンツと静的コンテンツの理解も不可欠です。Webアプリで表示されるHTMLは動的コンテンツ、Webサイトで表示されるHTMLは静的コンテンツになります。
動的コンテンツ
動的コンテンツとは、リクエストに応じて異なる表示がされるコンテンツで、ユーザーと双方向でのコミュニケーションを実現できます。Webアプリでブラウザに表示されるのは、プログラム処理によってその都度作成されたもので、ユーザーのリクエストに応じて異なります。
例えば、投稿されたコメントやレビューがリアルタイムで追加されるブログや商品ページ、株価や天気情報、スポーツの試合結果など、時間とともに変動するデータが自動的に更新されるコンテンツなども動的コンテンツです。
Javaは動的コンテンツを作るプログラミング言語で、サーバーから受け取ったリクエストに応じて処理を実行するアプリケーションを作成可能です。
静的コンテンツ
静的コンテンツとは、Webサーバーに保存されているHTMLファイルや画像ファイルなどが、そのまま表示されるものを指します。制作者が内容を変更しない限り、いつ誰が見ても、表示されるコンテンツは同じです。
例えば、固定されている会社のロゴ、ナビゲーションメニュー、公開されたブログ記事やニュース記事の本文などは静的コンテンツに該当します。
JavaでWebアプリを開発する手順
ここでは、Javaを用いてWebアプリを開発する手順を簡単に説明します。
手順1：どのようなアプリをつくるか決める
まず、Webアプリの要件定義や設計を行います。下記の項目を明確にし、具体的な仕様を決めていきましょう。
1.どのような機能を持つアプリなのか
ユーザー登録、ログイン、データ入力、検索、通知機能などを、ユーザーのニーズを考慮しながら検討する。
2.プラットフォームは何か
アプリが対応するプラットフォーム（例：iOS、Android、Web、デスクトップ）を決定する。
3.データベースや外部API（アプリケーション・プログラミング・インターフェース）の利用は必要か
アプリがデータを保存・取得するためにどのようなデータベースを使用するか、または外部サービスとの連携が必要かを決定する。
4.どのような画面構成が必要なのか
ホーム画面、詳細表示画面、設定画面、プロフィール画面などの構成を、使いやすさの観点から検討する。
仕様を詰めておくことは、開発を効率的に進め、バグを発生させないために重要なポイントです。コーディングを始める前に、何を実現させたいのかを考えて、プログラム構成や動作を設計しましょう。
手順2：開発環境を整える
JavaでWebアプリ開発に使用する、JDK、IDE、サーブレットコンテナをインストールします。
| JDK（Java Development Kit） | Javaで開発を始めるために必要な最低限の実行環境やコンパイラ、Java APIが含まれるセットです。Oracle社のWebサイトからダウンロードできます。 |
| IDE（統合開発環境） | 効率的な開発作業を行うため、エディタやコンパイラ、テストツール、デバッガなど、開発に必要なツールを1つにまとめたものです。代表的なものにEclipse、IntelliJ IDEA、VS Code（Visual Studio Code）などがあります。 |
| サーブレットコンテナ | Webサーバー上で動的ページの生成を行うJava Servletの動作に必要なソフトウェア（Webコンテナ）です。Tomcat、Glassfish、JBossなどがよく知られています。 |
なお、環境開発は初心者が最もつまずきやすいステップのひとつです。
インストールする各ツールは設定手順が異なるため、初心者はどのツールを選択すべきか、どのように設定すれば良いかを判断するのが難しい場合があります。環境開発でわからない点があれば、学習サイトや解説動画、質問サイト（teratail【テラテイル】など）を通じて解消することをおすすめします。
手順3：プログラミングする
開発環境を整えたら、設計に従ってコーディングにとりかかります。フレームワーク（プログラムに必要な機能をまとめた枠組み）を利用すれば一から書く必要がなく、効率良く開発を進められるため積極的に活用しましょう。
なお、プログラムは1文字でもミスがあると正常に動作しません。あとから確認しやすいよう、コードは見やすく書くのがポイントです。メンテナンスが必要になった場合にも見直しやすくなります。
また、ある程度書いたらこまめに動作を確認することも大切です。コードの不備を早期に発見・解決できます。
手順4：テストを行う
コードが完成したら、プログラムが実際に動くかを確認するテストを行います。
モジュール（システムの構成要素）単体での動作を確認する単体テストに加え、複数のモジュールをつないで行う結合テスト、プログラム全体の動作を確認する総合テストで、バグをチェックしましょう。
Webアプリはブラウザの影響も受けるため、代表的なブラウザでテストすることも大切です。総合テストでエラーやバグが発生しなくなれば完成となります。
手順5：リリースする
アプリが完成したら、リリースです。レンタルサーバーや独自サーバーなどを利用して、ファイルのアップロード、サーバー設定、SSL証明書（運営者が実在していることを証明するもの）などの設定を行い、ユーザーがオンラインでアプリを利用できるようにします。
なお、公開後に不具合が報告されることもあるため、必要に応じてメンテナンスを行いましょう。
まとめ
Javaでは、さまざまなWebアプリを開発できます。GoogleやAmazonのような巨大Webサービスも、Javaによる開発です。もちろん、簡単なWebアプリも作れるため、勉強を兼ねて開発に挑戦してみてはいかがでしょうか。
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