React Flightの解明：サーバーコンポーネントを強化するシリアライズ可能なプロトコル

ウェブ開発の世界は常に進化しています。長年にわたり、主流のパラダイムはシングルページアプリケーション（SPA）でした。これは、最小限のHTMLシェルがクライアントに送信され、その後、JavaScriptを使用してデータをフェッチし、ユーザーインターフェイス全体をレンダリングするというものです。強力ではありますが、このモデルは、大きなバンドルサイズ、クライアントとサーバー間のデータウォーターフォール、複雑な状態管理などの課題をもたらしました。これに対応して、コミュニティはサーバー中心のアーキテクチャへの大きな回帰を目撃していますが、現代的なひねりが加えられています。この進化の最前線にあるのが、Reactチームによる画期的な機能であるReact Server Components（RSC）です。

しかし、サーバーでのみ実行されるこれらのコンポーネントは、どのようにして魔法のように現れてクライアントサイドアプリケーションにシームレスに統合されるのでしょうか。その答えは、あまり知られていないものの、非常に重要なテクノロジーであるReact Flightにあります。これは、毎日直接使用するAPIではありませんが、それを理解することは、最新のReactエコシステムの可能性を最大限に引き出すための鍵となります。この記事では、React Flightプロトコルを深く掘り下げ、次世代のWebアプリケーションを強化するエンジンを解明します。

React Server Componentsとは？簡単な復習

プロトコルを分析する前に、React Server Componentsとは何か、そしてなぜそれが重要なのかを簡単に振り返りましょう。ブラウザで実行される従来のReactコンポーネントとは異なり、RSCはサーバーでのみ実行されるように設計された新しいタイプのコンポーネントです。それらはJavaScriptコードをクライアントに送信することはありません。

このサーバー専用の実行は、いくつかの画期的な利点をもたらします。

ゼロバンドルサイズ：コンポーネントのコードがサーバーから離れることがないため、クライアント側のJavaScriptバンドルには何も追加されません。これは、特に複雑でデータ量の多いコンポーネントの場合、パフォーマンスにとって大きな利点です。
直接データアクセス：RSCは、APIエンドポイントを公開する必要なく、データベース、ファイルシステム、または内部マイクロサービスなどのサーバー側のリソースに直接アクセスできます。これにより、データフェッチが簡素化され、クライアントとサーバー間のリクエストウォーターフォールが解消されます。
自動コード分割：サーバーでレンダリングするコンポーネントを動的に選択できるため、事実上、自動コード分割が得られます。インタラクティブなクライアントコンポーネントのコードのみがブラウザに送信されます。

RSCをサーバーサイドレンダリング（SSR）と区別することが重要です。SSRは、Reactアプリケーション全体をサーバー上のHTML文字列に事前レンダリングします。クライアントはこのHTMLを受信して表示し、次にJavaScriptバンドル全体をダウンロードしてページを「ハイドレート」し、インタラクティブにします。対照的に、RSCはUIの特別な抽象的な記述（HTMLではない）にレンダリングし、それがクライアントにストリーミングされ、既存のコンポーネントツリーと照合されます。これにより、よりきめ細かく効率的な更新プロセスが可能になります。

React Flightの紹介：コアプロトコル

では、サーバーコンポーネントがHTMLや独自のJavaScriptを送信していない場合、何を送信しているのでしょうか。ここでReact Flightが登場します。React Flightは、レンダリングされたReactコンポーネントツリーをサーバーからクライアントに送信するように設計された、目的別に構築されたシリアライゼーションプロトコルです。

Reactプリミティブを理解する、特殊化されたストリーミング可能なJSONバージョンと考えてください。これは、サーバー環境とユーザーのブラウザの間のギャップを埋める「ワイヤーフォーマット」です。RSCをレンダリングすると、ReactはHTMLを生成しません。代わりに、React Flight形式でデータのストリームを生成します。

HTMLまたはJSONを使用しないのはなぜですか？

当然の疑問は、なぜまったく新しいプロトコルを発明するのかということです。既存の標準を使用できなかったのはなぜでしょうか。

HTMLを使用しないのはなぜですか？HTMLの送信はSSRの領域です。HTMLの問題は、それが最終的な表現であるということです。コンポーネントの構造とコンテキストが失われます。ページ全体をリロードしたり、複雑なDOM操作を行ったりすることなく、ストリーミングされた新しいHTMLを既存のインタラクティブなクライアントサイドReactアプリに簡単に統合することはできません。Reactは、どの部分がコンポーネントであるか、それらのpropsは何か、インタラクティブな「アイランド」（クライアントコンポーネント）がどこにあるかを知る必要があります。
標準JSONを使用しないのはなぜですか？JSONはデータには優れていますが、UIコンポーネント、JSX、またはSuspense境界などの概念をネイティブに表現することはできません。コンポーネントツリーを表すJSONスキーマを作成することもできますが、冗長になり、クライアントで動的にロードおよびレンダリングする必要があるコンポーネントをどのように表現するかという問題を解決できません。

React Flightは、これらの特定の問題を解決するために作成されました。次のように設計されています。

シリアライズ可能：propsと状態を含む、コンポーネントツリー全体を表現できます。
ストリーミング可能：UIはチャンクで送信できるため、クライアントは応答全体が利用可能になる前にレンダリングを開始できます。これは、Suspenseとの統合に不可欠です。
Reactを認識：コンポーネント、コンテキスト、および遅延ロードクライアントサイドコードなどのReactの概念に対するファーストクラスのサポートがあります。

React Flightの仕組み：ステップバイステップの内訳

React Flightを使用するプロセスには、サーバーとクライアント間の連携したダンスが含まれます。RSCを使用するアプリケーションでのリクエストのライフサイクルを見ていきましょう。

サーバー側

リクエストの開始：ユーザーがアプリケーションのページ（たとえば、Next.js App Routerページ）に移動します。
コンポーネントのレンダリング：Reactは、そのページのサーバーコンポーネントツリーのレンダリングを開始します。
データのフェッチ：ツリーをトラバースすると、データをフェッチするコンポーネント（たとえば、`async function MyServerComponent() { ... }`）に遭遇します。これらのデータフェッチを待機します。
Flightストリームへのシリアライゼーション：HTMLを生成する代わりに、Reactレンダラーはテキストストリームを生成します。このテキストはReact Flightペイロードです。コンポーネントツリーの各部分（`div`、`p`、テキスト文字列、クライアントコンポーネントへの参照）は、このストリーム内の特定の形式にエンコードされます。
レスポンスのストリーミング：サーバーは、ツリー全体がレンダリングされるのを待機しません。UIの最初のチャンクの準備ができ次第、HTTP経由でFlightペイロードをクライアントにストリーミングし始めます。Suspense境界に遭遇すると、プレースホルダーを送信し、バックグラウンドで中断されたコンテンツのレンダリングを続行し、準備ができたら同じストリームで後で送信します。

クライアント側

ストリームの受信：ブラウザのReactランタイムは、Flightストリームを受信します。これは単一のドキュメントではなく、連続した命令の流れです。
解析と調整：クライアント側のReactコードは、Flightストリームをチャンクごとに解析します。UIを構築または更新するための一連の設計図を受け取るようなものです。
ツリーの再構築：各命令について、Reactは仮想DOMを更新します。新しい`div`を作成したり、テキストを挿入したり、最も重要なことに、クライアントコンポーネントのプレースホルダーを識別したりする場合があります。
クライアントコンポーネントのロード：ストリームにクライアントコンポーネントへの参照（「use client」ディレクティブでマーク）が含まれている場合、FlightペイロードにはダウンロードするJavaScriptバンドルに関する情報が含まれます。Reactは、まだキャッシュされていない場合は、そのバンドルをフェッチします。
ハイドレーションとインタラクティビティ：クライアントコンポーネントのコードがロードされると、Reactは指定されたスポットにレンダリングしてハイドレートし、イベントリスナーをアタッチして完全にインタラクティブにします。このプロセスは高度にターゲットを絞っており、ページのインタラクティブな部分に対してのみ発生します。

このストリーミングおよび選択的なハイドレーションモデルは、ページ全体の「オールオアナッシング」ハイドレーションが必要になることが多い従来のSSRモデルよりもはるかに効率的です。

React Flightペイロードの構造

React Flightを真に理解するには、それが生成するデータの形式を確認すると役立ちます。通常、この生の出力と直接やり取りすることはありませんが、その構造を見ることで、その仕組みがわかります。ペイロードは、改行で区切られたJSONのような文字列のストリームです。各行、またはチャンクは、情報の断片を表します。

簡単な例を考えてみましょう。次のようなサーバーコンポーネントがあると想像してください。

app/page.js（サーバーコンポーネント）


<!-- これは実際のブログのコードブロックであると想定してください -->
async function Page() {
  const userData = await fetchUser(); // { name: 'Alice' }をフェッチします
  return (
    <div>
      <h1>ようこそ, {userData.name}</h1>
      <p>これがダッシュボードです。</p>
      <InteractiveButton text="クリックしてください" />
    </div>
  );
}

およびクライアントコンポーネント：

components/InteractiveButton.js（クライアントコンポーネント）


<!-- これは実際のブログのコードブロックであると想定してください -->
'use client';

import { useState } from 'react';

export default function InteractiveButton({ text }) {
  const [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
      {text} ({count})
    </button>
  );
}

このUIのためにサーバーからクライアントに送信されるReact Flightストリームは、次のようになります（わかりやすくするために簡略化されています）。


<!-- Flightストリームの簡略化された例 -->
M1:{"id":"./components/InteractiveButton.js","chunks":["chunk-abcde.js"],"name":"default"}
J0:["$","div",null,{"children":[["$","h1",null,{"children":["ようこそ, ","Alice"]}],["$","p",null,{"children":"これがダッシュボードです。"}],["$","@1",null,{"text":"クリックしてください"}]]}]

この不可解な出力を分解してみましょう。

`M`行（モジュールメタデータ）：`M1:`で始まる行は、モジュール参照です。これはクライアントに次のように伝えます。「ID`@1`で参照されるコンポーネントは、ファイル`./components/InteractiveButton.js`からのデフォルトのエクスポートです。ロードするには、JavaScriptファイル`chunk-abcde.js`をダウンロードする必要があります。」これは、動的インポートとコード分割が処理される方法です。
`J`行（JSONデータ）：`J0:`で始まる行には、シリアライズされたコンポーネントツリーが含まれています。その構造を見てみましょう：`["$","div",null,{...}]`。
`$`シンボル：これは、React要素（基本的にJSX）を示す特別な識別子です。形式は通常`["$", type, key, props]`です。
コンポーネントツリー構造：HTMLのネストされた構造を見ることができます。`div`には`children` propがあり、`h1`、`p`、別のReact要素を含む配列です。
データ統合：名前`"Alice"`がストリームに直接埋め込まれていることに注意してください。サーバーのデータフェッチ結果は、UIの説明に直接シリアライズされます。クライアントは、このデータがどのようにフェッチされたかを知る必要はありません。
`@`シンボル（クライアントコンポーネント参照）：最も興味深い部分は、`["$","@1",null,{"text":"クリックしてください"}]`です。`@1`は参照です。これはクライアントに次のように伝えます。「ツリーのこのスポットで、モジュールメタデータ`M1`で記述されたクライアントコンポーネントをレンダリングする必要があります。レンダリングするときは、これらのpropsを渡してください：`{ text: 'クリックしてください' }`。」

このペイロードは、完全な命令セットです。UIの構築方法、表示する静的コンテンツ、インタラクティブなコンポーネントの配置場所、コードのロード方法、およびそれらに渡すpropsをクライアントに正確に伝えます。これらすべてが、コンパクトでストリーミング可能な形式で行われます。

React Flightプロトコルの主な利点

Flightプロトコルの設計により、RSCパラダイムのコアとなる利点が直接実現されます。プロトコルを理解することで、これらの利点が可能になる理由が明確になります。

ストリーミングとネイティブSuspense

プロトコルは改行で区切られたストリームであるため、サーバーはレンダリング中にUIを送信できます。コンポーネントが中断された場合（たとえば、データの待機）、サーバーはストリームにプレースホルダー命令を送信し、ページのUIの残りを送信し、データが準備できたら、同じストリームで新しい命令を送信して、プレースホルダーを実際のコンテンツに置き換えることができます。これにより、複雑なクライアント側のロジックなしで、ファーストクラスのストリーミングエクスペリエンスが提供されます。

サーバーロジックのゼロバンドルサイズ

ペイロードを見ると、`Page`コンポーネント自体のコードは存在しません。データフェッチロジック、複雑なビジネス計算、またはサーバーでのみ使用される大規模なライブラリなどの依存関係は完全にありません。ストリームには、そのロジックの*出力*のみが含まれています。これが、RSCの「ゼロバンドルサイズ」の約束の背後にある基本的なメカニズムです。

データフェッチのコロケーション

`userData`フェッチはサーバーで発生し、その結果（`'Alice'`）のみがストリームにシリアライズされます。これにより、開発者はデータフェッチコードを必要とするコンポーネント内に直接記述できます。これは、コロケーションと呼ばれる概念です。このパターンは、コードを簡素化し、保守性を向上させ、多くのSPAを悩ませるクライアントとサーバー間のウォーターフォールを排除します。

選択的なハイドレーション

レンダリングされたHTML要素とクライアントコンポーネント参照（`@`）のプロトコルの明示的な区別は、選択的なハイドレーションを可能にするものです。クライアント側のReactランタイムは、`@`コンポーネントのみがインタラクティブになるために対応するJavaScriptを必要とすることを知っています。ツリーの静的な部分は無視できるため、初期ページロード時の計算リソースを大幅に節約できます。

React Flight vs.代替案：グローバルな視点

React Flightの革新性を理解するには、グローバルなWeb開発コミュニティで使用されている他のアプローチと比較すると役立ちます。

従来のSSR +ハイドレーションと比較

前述のように、従来のSSRは完全なHTMLドキュメントを送信します。次に、クライアントは大きなJavaScriptバンドルをダウンロードし、ドキュメント全体を「ハイドレート」して、静的なHTMLにイベントリスナーをアタッチします。これは遅くて脆弱になる可能性があります。1つのエラーで、ページ全体がインタラクティブになるのを防ぐことができます。React Flightのストリーミング可能で選択的な性質は、この概念のより回復力があり、パフォーマンスの高い進化です。

GraphQL / REST APIと比較

一般的な混乱点は、RSCがGraphQLやRESTなどのデータAPIを置き換えるかどうかです。答えはノーです。それらは相補的です。React Flightは、UIツリーをシリアライズするためのプロトコルであり、汎用データクエリ言語ではありません。実際、サーバーコンポーネントは、レンダリングする前に、GraphQLまたはREST APIをサーバーで使用してデータをフェッチすることがよくあります。主な違いは、このAPI呼び出しがサーバー間で行われることであり、通常、クライアントとサーバー間の呼び出しよりもはるかに高速で安全です。クライアントは、Flightストリームを介して最終的なUIを受け取ります。生のデータではありません。

その他の最新フレームワークと比較

グローバルエコシステム内の他のフレームワークも、サーバーとクライアントの間の分離に取り組んでいます。例えば：

Astro Islands：Astroは同様の「アイランド」アーキテクチャを使用しています。サイトのほとんどは静的なHTMLであり、インタラクティブなコンポーネントは個別にロードされます。この概念は、RSCの世界のクライアントコンポーネントに類似しています。ただし、Astroは主にHTMLを送信しますが、ReactはFlightを介してUIの構造化された記述を送信するため、クライアント側のReact状態とのよりシームレスな統合が可能になります。
Qwikと再開可能性：Qwikは、再開可能性と呼ばれる別のアプローチを採用しています。アプリケーションの状態全体をHTMLにシリアライズするため、クライアントは起動時にコードを再実行（ハイドレーション）する必要はありません。サーバーが中断した場所から「再開」できます。React Flightと選択的なハイドレーションは、同様の高速なインタラクティブ化の目標を達成することを目指していますが、必要なインタラクティブコードのみをロードおよび実行するという異なるメカニズムを通じて実現します。

開発者向けの実際的な意味とベストプラクティス

React Flightペイロードを手動で記述することはありませんが、プロトコルを理解することで、最新のReactアプリケーションを構築する方法がわかります。

`"use server"`と`"use client"`を受け入れる

Next.jsなどのフレームワークでは、`"use client"`ディレクティブは、サーバーとクライアントの境界を制御するための主要なツールです。これは、コンポーネントとその子をインタラクティブなアイランドとして扱う必要があることをビルドシステムに伝えるシグナルです。そのコードはバンドルされてブラウザに送信され、React Flightはそれへの参照をシリアライズします。逆に、このディレクティブがない場合（またはサーバーアクションに`"use server"`を使用する場合）、コンポーネントはサーバー上に保持されます。この境界をマスターして、効率的なアプリケーションを構築します。

エンドポイントではなく、コンポーネントで考える

RSCを使用すると、コンポーネント自体がデータコンテナになる可能性があります。APIエンドポイント`/api/user`と、そこからフェッチするクライアント側のコンポーネントを作成する代わりに、データを内部的にフェッチする単一のサーバーコンポーネント``を作成できます。これにより、アーキテクチャが簡素化され、開発者はUIとそのデータを単一のまとまりのあるユニットとして考えるようになります。

セキュリティはサーバー側の懸念事項

RSCはサーバーコードであるため、サーバー権限があります。これは強力ですが、セキュリティに対する規律あるアプローチが必要です。すべてのデータアクセス、環境変数の使用、および内部サービスとのやり取りはここで発生します。このコードを、バックエンドAPIと同じように厳密に扱います。すべての入力をサニタイズし、データベースクエリにプリペアドステートメントを使用し、Flightペイロードにシリアライズされる可能性のある機密キーまたはシークレットを公開しないでください。

新しいスタックのデバッグ

RSCの世界での変更をデバッグします。UIバグは、サーバー側のレンダリングロジックまたはクライアント側のハイドレーションから発生する可能性があります。サーバーログ（RSCの場合）とブラウザの開発者コンソール（クライアントコンポーネントの場合）の両方を確認することに慣れている必要があります。[ネットワーク]タブもこれまで以上に重要です。生のFlightレスポンスストリームを調べて、サーバーがクライアントに送信しているものを正確に確認できます。これは、トラブルシューティングに非常に役立ちます。

React FlightによるWeb開発の未来

React Flightとそれが実現するサーバーコンポーネントアーキテクチャは、Webの構築方法を根本的に再考するものです。このモデルは、コンポーネントベースのUI開発のシンプルで強力な開発者エクスペリエンスと、従来のサーバーレンダリングアプリケーションのパフォーマンスとセキュリティという、両方の長所を兼ね備えています。

このテクノロジーが成熟するにつれて、さらに強力なパターンが出現することが期待されます。クライアントコンポーネントがサーバー上で安全な関数を呼び出すことを可能にするサーバーアクションは、このサーバーとクライアント間の通信チャネルの上に構築された機能の好例です。プロトコルは拡張可能であり、Reactチームはコアモデルを壊すことなく、将来新しい機能を追加できることを意味します。

結論

React Flightは、React Server Componentsパラダイムの目に見えないが不可欠なバックボーンです。これは、サーバーレンダリングされたコンポーネントツリーを、クライアント側のReactアプリケーションが理解して、リッチでインタラクティブなユーザーインターフェイスの構築に使用できる一連の命令に変換する、高度に特殊化され、効率的で、ストリーミング可能なプロトコルです。コンポーネントとその高価な依存関係をクライアントからサーバーに移すことで、より高速、軽量、そしてより強力なWebアプリケーションを実現します。

世界中の開発者にとって、React Flightとは何か、どのように機能するかを理解することは、単なる学術的な演習ではありません。アプリケーションのアーキテクチャ設計、パフォーマンスのトレードオフ、およびこの新しいサーバー駆動型UIの時代の問題のデバッグに関する重要なメンタルモデルを提供します。移行は進行中であり、React Flightはその道を切り開くプロトコルです。