FastifyはExpressより速い - Node.jsのAPI開発を見直す

はじめに

Node.jsでAPIサーバーを作るとき、多くの人がまずExpressを選ぶと思います。自分もそうでした。でも、ある程度の規模になってくると「もっと速くならないかな」と思う瞬間が来るんですよね。

そこで出会ったのがFastifyです。

Fastifyは、Node.js向けの高性能Webフレームワークで、公式によると秒間76,000リクエスト以上を処理できるとのこと。GitHub Starsは35,000を超えていて、Mercedes-BenzやLambdaTestといった大手企業でも採用されています。月間ダウンロード数は1,300万件以上。

正直なところ、最初は「また新しいフレームワークか」と思っていたんですが、実際に使ってみると納得の性能でした。今回はそのFastifyについて、実務で使えるレベルまで解説していきます。

特徴・メリット

1. 圧倒的なパフォーマンス

これ、意外と重要なポイントなんですが、Fastifyはフレームワークのオーバーヘッドを極限まで削減しています。ベンチマークを見ると、Expressと比較して2〜3倍速いケースもあるようです。

内部的にはJSONのシリアライズを最適化していて、fast-json-stringifyというライブラリを使っています。スキーマを事前に定義しておくことで、JSON.stringifyより高速に処理できる仕組みですね。

2. プラグインアーキテクチャ

個人的にはこれが一番気に入っているポイントです。Fastifyはプラグインベースの設計になっていて、機能を疎結合に保てます。

公式エコシステムには308個以上のプラグインがあって、認証、データベース接続、CORS対応など、必要なものはだいたい揃っています。自分でプラグインを作るのも簡単なので、チーム開発でも使いやすいですね。

3. JSON Schemaによるバリデーション

リクエストとレスポンスのバリデーションをJSON Schemaで定義できます。これがなかなか便利で、APIのドキュメント生成にも活用できるんですよ。

型安全性を担保しながら、パフォーマンスも落とさない。このバランスは30代のエンジニアとしては嬉しいところです。時短にもなりますしね。

4. TypeScriptとの相性

最近のプロジェクトでTypeScriptを使わないことはほぼないと思いますが、FastifyはTypeScriptを公式サポートしています。型定義がしっかりしていて、開発体験がかなり良いです。

5. Pinoロガーの統合

ロギングには高速なPinoが組み込まれています。本番環境でのログ出力コストを最小化できるので、パフォーマンスを重視するプロジェクトには嬉しい機能ですね。

インストール方法

インストールは非常にシンプルです。

# npmの場合
npm install fastify

# yarnの場合
yarn add fastify

# pnpmの場合
pnpm add fastify

TypeScriptを使う場合は、型定義が同梱されているので追加インストールは不要です。これ地味にありがたいですよね。

基本的な使い方

最小構成のサーバー

まずは最小構成から見ていきましょう。

// ESM形式
import Fastify from 'fastify'

const fastify = Fastify({
  logger: true
})

// ルート定義
fastify.get('/', async (request, reply) => {
  return { hello: 'world' }
})

// サーバー起動
const start = async () => {
  try {
    await fastify.listen({ port: 3000 })
  } catch (err) {
    fastify.log.error(err)
    process.exit(1)
  }
}

start()

Expressを使ったことがある人なら、違和感なく読めると思います。async/awaitがネイティブでサポートされているのもポイントですね。

TypeScriptでの実装

TypeScriptで書くとこんな感じになります。

import Fastify, { FastifyRequest, FastifyReply } from 'fastify'

const fastify = Fastify({
  logger: true
})

interface QueryParams {
  name?: string
}

fastify.get<{ Querystring: QueryParams }>(
  '/hello',
  async (request: FastifyRequest<{ Querystring: QueryParams }>, reply: FastifyReply) => {
    const { name } = request.query
    return { message: `Hello, ${name || 'World'}!` }
  }
)

fastify.listen({ port: 3000 })

ジェネリクスを使ってリクエストの型を指定できるので、型安全な開発ができます。

JSON Schemaによるバリデーション

リクエストのバリデーションを追加してみましょう。

import Fastify from 'fastify'

const fastify = Fastify({ logger: true })

const userSchema = {
  body: {
    type: 'object',
    required: ['name', 'email'],
    properties: {
      name: { type: 'string', minLength: 1 },
      email: { type: 'string', format: 'email' },
      age: { type: 'integer', minimum: 0 }
    }
  },
  response: {
    200: {
      type: 'object',
      properties: {
        id: { type: 'integer' },
        name: { type: 'string' },
        email: { type: 'string' }
      }
    }
  }
}

fastify.post('/users', { schema: userSchema }, async (request, reply) => {
  const { name, email, age } = request.body as any
  // ここでユーザー作成処理
  return { id: 1, name, email }
})

fastify.listen({ port: 3000 })

スキーマを定義しておくと、バリデーションエラー時に自動でエラーレスポンスを返してくれます。コスパ的にかなり良いですね。

プラグインの作成と利用

Fastifyの強みであるプラグイン機能も見ておきましょう。

import Fastify, { FastifyPluginAsync } from 'fastify'
import fp from 'fastify-plugin'

// データベース接続プラグイン
const dbPlugin: FastifyPluginAsync = async (fastify) => {
  // 実際はここでDB接続処理
  const db = { query: async (sql: string) => ({ rows: [] }) }

  fastify.decorate('db', db)
}

// プラグインとして登録
const wrappedDbPlugin = fp(dbPlugin)

const fastify = Fastify({ logger: true })

// プラグイン登録
fastify.register(wrappedDbPlugin)

// 登録後はfastify.dbでアクセス可能
fastify.get('/users', async (request, reply) => {
  const result = await fastify.db.query('SELECT * FROM users')
  return result.rows
})

fastify.listen({ port: 3000 })

fastify-pluginを使うと、プラグインのスコープを親インスタンスに公開できます。チーム開発では共通処理をプラグイン化しておくと、コードの見通しが良くなりますよ。

実践的なユースケース

REST APIサーバー

実務で一番多いのはREST APIサーバーとしての利用でしょう。

import Fastify from 'fastify'
import cors from '@fastify/cors'
import helmet from '@fastify/helmet'

const fastify = Fastify({ logger: true })

// セキュリティ系プラグイン
await fastify.register(cors, { origin: true })
await fastify.register(helmet)

// ルートのプレフィックス付きで登録
fastify.register(
  async (app) => {
    app.get('/', async () => ({ items: [] }))
    app.get('/:id', async (request) => {
      const { id } = request.params as { id: string }
      return { id, name: 'Item' }
    })
    app.post('/', async (request) => {
      return { id: Date.now(), ...request.body as object }
    })
  },
  { prefix: '/api/items' }
)

fastify.listen({ port: 3000 })

プレフィックスを使ったルーティングのグループ化は、APIのバージョニングにも使えて便利です。

マイクロサービスのエンドポイント

Fastifyの軽量さは、マイクロサービスアーキテクチャとの相性が良いです。

import Fastify from 'fastify'

const fastify = Fastify({
  logger: true,
  requestTimeout: 5000, // タイムアウト設定
  bodyLimit: 1048576   // 1MB制限
})

// ヘルスチェックエンドポイント
fastify.get('/health', async () => ({ status: 'ok', timestamp: Date.now() }))

// メトリクス用エンドポイント
fastify.get('/metrics', async () => {
  return {
    uptime: process.uptime(),
    memory: process.memoryUsage(),
    cpu: process.cpuUsage()
  }
})

fastify.listen({ port: 3000, host: '0.0.0.0' })

Kubernetesなどのコンテナ環境でも、起動が速いので重宝します。

WebSocketとの併用

リアルタイム通信が必要な場合は、@fastify/websocketプラグインを使います。

import Fastify from 'fastify'
import websocket from '@fastify/websocket'

const fastify = Fastify({ logger: true })

await fastify.register(websocket)

fastify.get('/ws', { websocket: true }, (socket, request) => {
  socket.on('message', (message) => {
    socket.send(`Echo: ${message}`)
  })
})

fastify.listen({ port: 3000 })

HTTPとWebSocketを同じサーバーで提供できるので、チャットアプリやリアルタイムダッシュボードの構築に向いています。

ExpressからFastifyへの移行

既存のExpressプロジェクトから移行したい場合は、@fastify/expressプラグインで段階的に移行できます。

import Fastify from 'fastify'
import expressPlugin from '@fastify/express'
import expressMiddleware from 'some-express-middleware'

const fastify = Fastify()

await fastify.register(expressPlugin)

// 既存のExpressミドルウェアを利用
fastify.use(expressMiddleware())

// 新規ルートはFastify形式で
fastify.get('/new-route', async () => ({ fast: true }))

fastify.listen({ port: 3000 })