--- name: backend-patterns description: Backend architecture patterns, API design, database optimization, and server-side best practices for Node.js, Express, and Next.js API routes. --- # バックエンド開発パターンスケーラブルなサーバーサイドアプリケーションのためのバックエンドアーキテクチャパターンとベストプラクティス。 ## API設計パターン ### RESTful API構造 ```typescript // ✅ リソースベースのURL GET /api/markets # リソースのリスト GET /api/markets/:id # 単一リソースの取得 POST /api/markets # リソースの作成 PUT /api/markets/:id # リソースの置換 PATCH /api/markets/:id # リソースの更新 DELETE /api/markets/:id # リソースの削除 // ✅ フィルタリング、ソート、ページネーション用のクエリパラメータ GET /api/markets?status=active&sort=volume&limit=20&offset=0 ``` ### リポジトリパターン ```typescript // データアクセスロジックの抽象化 interface MarketRepository { findAll(filters?: MarketFilters): Promise findById(id: string): Promise create(data: CreateMarketDto): Promise update(id: string, data: UpdateMarketDto): Promise delete(id: string): Promise } class SupabaseMarketRepository implements MarketRepository { async findAll(filters?: MarketFilters): Promise { let query = supabase.from('markets').select('*') if (filters?.status) { query = query.eq('status', filters.status) } if (filters?.limit) { query = query.limit(filters.limit) } const { data, error } = await query if (error) throw new Error(error.message) return data } // その他のメソッド... } ``` ### サービスレイヤーパターン ```typescript // ビジネスロジックをデータアクセスから分離 class MarketService { constructor(private marketRepo: MarketRepository) {} async searchMarkets(query: string, limit: number = 10): Promise { // ビジネスロジック const embedding = await generateEmbedding(query) const results = await this.vectorSearch(embedding, limit) // 完全なデータを取得 const markets = await this.marketRepo.findByIds(results.map(r => r.id)) // 類似度でソート return markets.sort((a, b) => { const scoreA = results.find(r => r.id === a.id)?.score || 0 const scoreB = results.find(r => r.id === b.id)?.score || 0 return scoreA - scoreB }) } private async vectorSearch(embedding: number[], limit: number) { // ベクトル検索の実装 } } ``` ### ミドルウェアパターン ```typescript // リクエスト/レスポンス処理パイプライン export function withAuth(handler: NextApiHandler): NextApiHandler { return async (req, res) => { const token = req.headers.authorization?.replace('Bearer ', '') if (!token) { return res.status(401).json({ error: 'Unauthorized' }) } try { const user = await verifyToken(token) req.user = user return handler(req, res) } catch (error) { return res.status(401).json({ error: 'Invalid token' }) } } } // 使用方法 export default withAuth(async (req, res) => { // ハンドラーはreq.userにアクセス可能 }) ``` ## データベースパターン ### クエリ最適化 ```typescript // ✅ 良い: 必要な列のみを選択 const { data } = await supabase .from('markets') .select('id, name, status, volume') .eq('status', 'active') .order('volume', { ascending: false }) .limit(10) // ❌ 悪い: すべてを選択 const { data } = await supabase .from('markets') .select('*') ``` ### N+1クエリ防止 ```typescript // ❌ 悪い: N+1クエリ問題 const markets = await getMarkets() for (const market of markets) { market.creator = await getUser(market.creator_id) // Nクエリ } // ✅ 良い: バッチフェッチ const markets = await getMarkets() const creatorIds = markets.map(m => m.creator_id) const creators = await getUsers(creatorIds) // 1クエリ const creatorMap = new Map(creators.map(c => [c.id, c])) markets.forEach(market => { market.creator = creatorMap.get(market.creator_id) }) ``` ### トランザクションパターン ```typescript async function createMarketWithPosition( marketData: CreateMarketDto, positionData: CreatePositionDto ) { // Supabaseトランザクションを使用 const { data, error } = await supabase.rpc('create_market_with_position', { market_data: marketData, position_data: positionData }) if (error) throw new Error('Transaction failed') return data } // SupabaseのSQL関数 CREATE OR REPLACE FUNCTION create_market_with_position( market_data jsonb, position_data jsonb ) RETURNS jsonb LANGUAGE plpgsql AS $$ BEGIN -- トランザクションは自動的に開始 INSERT INTO markets VALUES (market_data); INSERT INTO positions VALUES (position_data); RETURN jsonb_build_object('success', true); EXCEPTION WHEN OTHERS THEN -- ロールバックは自動的に発生 RETURN jsonb_build_object('success', false, 'error', SQLERRM); END; $$; ``` ## キャッシング戦略 ### Redisキャッシングレイヤー ```typescript class CachedMarketRepository implements MarketRepository { constructor( private baseRepo: MarketRepository, private redis: RedisClient ) {} async findById(id: string): Promise { // 最初にキャッシュをチェック const cached = await this.redis.get(`market:${id}`) if (cached) { return JSON.parse(cached) } // キャッシュミス - データベースから取得 const market = await this.baseRepo.findById(id) if (market) { // 5分間キャッシュ await this.redis.setex(`market:${id}`, 300, JSON.stringify(market)) } return market } async invalidateCache(id: string): Promise { await this.redis.del(`market:${id}`) } } ``` ### Cache-Asideパターン ```typescript async function getMarketWithCache(id: string): Promise { const cacheKey = `market:${id}` // キャッシュを試す const cached = await redis.get(cacheKey) if (cached) return JSON.parse(cached) // キャッシュミス - DBから取得 const market = await db.markets.findUnique({ where: { id } }) if (!market) throw new Error('Market not found') // キャッシュを更新 await redis.setex(cacheKey, 300, JSON.stringify(market)) return market } ``` ## エラーハンドリングパターン ### 集中エラーハンドラー ```typescript class ApiError extends Error { constructor( public statusCode: number, public message: string, public isOperational = true ) { super(message) Object.setPrototypeOf(this, ApiError.prototype) } } export function errorHandler(error: unknown, req: Request): Response { if (error instanceof ApiError) { return NextResponse.json({ success: false, error: error.message }, { status: error.statusCode }) } if (error instanceof z.ZodError) { return NextResponse.json({ success: false, error: 'Validation failed', details: error.errors }, { status: 400 }) } // 予期しないエラーをログに記録 console.error('Unexpected error:', error) return NextResponse.json({ success: false, error: 'Internal server error' }, { status: 500 }) } // 使用方法 export async function GET(request: Request) { try { const data = await fetchData() return NextResponse.json({ success: true, data }) } catch (error) { return errorHandler(error, request) } } ``` ### 指数バックオフによるリトライ ```typescript async function fetchWithRetry( fn: () => Promise, maxRetries = 3 ): Promise { let lastError: Error for (let i = 0; i < maxRetries; i++) { try { return await fn() } catch (error) { lastError = error as Error if (i < maxRetries - 1) { // 指数バックオフ: 1秒、2秒、4秒 const delay = Math.pow(2, i) * 1000 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, delay)) } } } throw lastError! } // 使用方法 const data = await fetchWithRetry(() => fetchFromAPI()) ``` ## 認証と認可 ### JWTトークン検証 ```typescript import jwt from 'jsonwebtoken' interface JWTPayload { userId: string email: string role: 'admin' | 'user' } export function verifyToken(token: string): JWTPayload { try { const payload = jwt.verify(token, process.env.JWT_SECRET!) as JWTPayload return payload } catch (error) { throw new ApiError(401, 'Invalid token') } } export async function requireAuth(request: Request) { const token = request.headers.get('authorization')?.replace('Bearer ', '') if (!token) { throw new ApiError(401, 'Missing authorization token') } return verifyToken(token) } // APIルートでの使用方法 export async function GET(request: Request) { const user = await requireAuth(request) const data = await getDataForUser(user.userId) return NextResponse.json({ success: true, data }) } ``` ### ロールベースアクセス制御 ```typescript type Permission = 'read' | 'write' | 'delete' | 'admin' interface User { id: string role: 'admin' | 'moderator' | 'user' } const rolePermissions: Record = { admin: ['read', 'write', 'delete', 'admin'], moderator: ['read', 'write', 'delete'], user: ['read', 'write'] } export function hasPermission(user: User, permission: Permission): boolean { return rolePermissions[user.role].includes(permission) } export function requirePermission(permission: Permission) { return (handler: (request: Request, user: User) => Promise) => { return async (request: Request) => { const user = await requireAuth(request) if (!hasPermission(user, permission)) { throw new ApiError(403, 'Insufficient permissions') } return handler(request, user) } } } // 使用方法 - HOFがハンドラーをラップ export const DELETE = requirePermission('delete')( async (request: Request, user: User) => { // ハンドラーは検証済みの権限を持つ認証済みユーザーを受け取る return new Response('Deleted', { status: 200 }) } ) ``` ## レート制限 ### シンプルなインメモリレートリミッター ```typescript class RateLimiter { private requests = new Map() async checkLimit( identifier: string, maxRequests: number, windowMs: number ): Promise { const now = Date.now() const requests = this.requests.get(identifier) || [] // ウィンドウ外の古いリクエストを削除 const recentRequests = requests.filter(time => now - time < windowMs) if (recentRequests.length >= maxRequests) { return false // レート制限超過 } // 現在のリクエストを追加 recentRequests.push(now) this.requests.set(identifier, recentRequests) return true } } const limiter = new RateLimiter() export async function GET(request: Request) { const ip = request.headers.get('x-forwarded-for') || 'unknown' const allowed = await limiter.checkLimit(ip, 100, 60000) // 100 req/分 if (!allowed) { return NextResponse.json({ error: 'Rate limit exceeded' }, { status: 429 }) } // リクエストを続行 } ``` ## バックグラウンドジョブとキュー ### シンプルなキューパターン ```typescript class JobQueue { private queue: T[] = [] private processing = false async add(job: T): Promise { this.queue.push(job) if (!this.processing) { this.process() } } private async process(): Promise { this.processing = true while (this.queue.length > 0) { const job = this.queue.shift()! try { await this.execute(job) } catch (error) { console.error('Job failed:', error) } } this.processing = false } private async execute(job: T): Promise { // ジョブ実行ロジック } } // マーケットインデックス作成用の使用方法 interface IndexJob { marketId: string } const indexQueue = new JobQueue() export async function POST(request: Request) { const { marketId } = await request.json() // ブロッキングの代わりにキューに追加 await indexQueue.add({ marketId }) return NextResponse.json({ success: true, message: 'Job queued' }) } ``` ## ロギングとモニタリング ### 構造化ロギング ```typescript interface LogContext { userId?: string requestId?: string method?: string path?: string [key: string]: unknown } class Logger { log(level: 'info' | 'warn' | 'error', message: string, context?: LogContext) { const entry = { timestamp: new Date().toISOString(), level, message, ...context } console.log(JSON.stringify(entry)) } info(message: string, context?: LogContext) { this.log('info', message, context) } warn(message: string, context?: LogContext) { this.log('warn', message, context) } error(message: string, error: Error, context?: LogContext) { this.log('error', message, { ...context, error: error.message, stack: error.stack }) } } const logger = new Logger() // 使用方法 export async function GET(request: Request) { const requestId = crypto.randomUUID() logger.info('Fetching markets', { requestId, method: 'GET', path: '/api/markets' }) try { const markets = await fetchMarkets() return NextResponse.json({ success: true, data: markets }) } catch (error) { logger.error('Failed to fetch markets', error as Error, { requestId }) return NextResponse.json({ error: 'Internal error' }, { status: 500 }) } } ``` **注意**: バックエンドパターンは、スケーラブルで保守可能なサーバーサイドアプリケーションを実現します。複雑さのレベルに適したパターンを選択してください。

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