Kotlin Ktor Patterns

by affaan-mef648e01899bNo license275K starsListed Oct 8, 2026Updated Oct 8, 2026Repository updated 3 days ago

Ktor サーバーパターン(ルーティング DSL、プラグイン、認証、Koin DI、kotlinx.serialization、WebSocket、testApplication テストを含む)。

Instructions onlySoftware Development
AI-generated overview

Reference patterns for building Ktor HTTP servers in Kotlin, covering routing, plugins, auth, DI, serialization, WebSockets and tests.

What it does
Provides a structured reference of Ktor server patterns in Kotlin, including project layout, routing DSL, content negotiation with kotlinx.serialization, JWT authentication, StatusPages error handling, CORS, Koin dependency injection, request validation, WebSockets and testApplication integration tests. It also includes configuration examples for application.yaml and a quick-reference table of common Ktor calls. It produces guidance and code snippets rather than runnable artifacts.
When to use it
Use when building or maintaining a Ktor HTTP server, configuring Ktor plugins, implementing REST APIs, setting up Koin DI, adding WebSocket support, or writing testApplication integration tests in Kotlin.
Requirements
No scripts or executables; instructions and code examples only. Applying the patterns assumes a Kotlin project with Ktor, kotlinx.serialization, Koin, JWT and related test libraries, plus configuration values such as JWT secrets and database URLs.

Ktor サーバーパターン

Kotlin コルーチンで堅牢かつ保守性の高い HTTP サーバーを構築するための包括的な Ktor パターン。

アクティベートするタイミング

  • Ktor HTTP サーバーの構築
  • Ktor プラグインの設定(Auth、CORS、ContentNegotiation、StatusPages)
  • Ktor を使用した REST API の実装
  • Koin を使用した依存性注入の設定
  • testApplication を使用した Ktor インテグレーションテストの作成
  • Ktor での WebSocket の使用

アプリケーション構造

標準的な Ktor プロジェクトレイアウト

text
src/main/kotlin/├── com/example/│   ├── Application.kt           # エントリーポイント、モジュール設定│   ├── plugins/│   │   ├── Routing.kt           # ルート定義│   │   ├── Serialization.kt     # コンテントネゴシエーション設定│   │   ├── Authentication.kt    # 認証設定│   │   ├── StatusPages.kt       # エラーハンドリング│   │   └── CORS.kt              # CORS 設定│   ├── routes/│   │   ├── UserRoutes.kt        # /users エンドポイント│   │   ├── AuthRoutes.kt        # /auth エンドポイント│   │   └── HealthRoutes.kt      # /health エンドポイント│   ├── models/│   │   ├── User.kt              # ドメインモデル│   │   └── ApiResponse.kt       # レスポンスエンベロープ│   ├── services/│   │   ├── UserService.kt       # ビジネスロジック│   │   └── AuthService.kt       # 認証ロジック│   ├── repositories/│   │   ├── UserRepository.kt    # データアクセスインターフェース│   │   └── ExposedUserRepository.kt│   └── di/│       └── AppModule.kt         # Koin モジュールsrc/test/kotlin/├── com/example/│   ├── routes/│   │   └── UserRoutesTest.kt│   └── services/│       └── UserServiceTest.kt

アプリケーションエントリーポイント

kotlin
// Application.ktfun main() {    embeddedServer(Netty, port = 8080, module = Application::module).start(wait = true)}
fun Application.module() {    configureSerialization()    configureAuthentication()    configureStatusPages()    configureCORS()    configureDI()    configureRouting()}

ルーティング DSL

基本ルート

kotlin
// plugins/Routing.ktfun Application.configureRouting() {    routing {        userRoutes()        authRoutes()        healthRoutes()    }}
// routes/UserRoutes.ktfun Route.userRoutes() {    val userService by inject<UserService>()
    route("/users") {        get {            val users = userService.getAll()            call.respond(users)        }
        get("/{id}") {            val id = call.parameters["id"]                ?: return@get call.respond(HttpStatusCode.BadRequest, "Missing id")            val user = userService.getById(id)                ?: return@get call.respond(HttpStatusCode.NotFound)            call.respond(user)        }
        post {            val request = call.receive<CreateUserRequest>()            val user = userService.create(request)            call.respond(HttpStatusCode.Created, user)        }
        put("/{id}") {            val id = call.parameters["id"]                ?: return@put call.respond(HttpStatusCode.BadRequest, "Missing id")            val request = call.receive<UpdateUserRequest>()            val user = userService.update(id, request)                ?: return@put call.respond(HttpStatusCode.NotFound)            call.respond(user)        }
        delete("/{id}") {            val id = call.parameters["id"]                ?: return@delete call.respond(HttpStatusCode.BadRequest, "Missing id")            val deleted = userService.delete(id)            if (deleted) call.respond(HttpStatusCode.NoContent)            else call.respond(HttpStatusCode.NotFound)        }    }}

認証ルートを使用したルート整理

kotlin
fun Route.userRoutes() {    route("/users") {        // パブリックルート        get { /* ユーザー一覧 */ }        get("/{id}") { /* ユーザー取得 */ }
        // 保護されたルート        authenticate("jwt") {            post { /* ユーザー作成 - 認証が必要 */ }            put("/{id}") { /* ユーザー更新 - 認証が必要 */ }            delete("/{id}") { /* ユーザー削除 - 認証が必要 */ }        }    }}

コンテントネゴシエーションとシリアライゼーション

kotlinx.serialization セットアップ

kotlin
// plugins/Serialization.ktfun Application.configureSerialization() {    install(ContentNegotiation) {        json(Json {            prettyPrint = true            isLenient = false            ignoreUnknownKeys = true            encodeDefaults = true            explicitNulls = false        })    }}

シリアライズ可能なモデル

kotlin
@Serializabledata class UserResponse(    val id: String,    val name: String,    val email: String,    val role: Role,    @Serializable(with = InstantSerializer::class)    val createdAt: Instant,)
@Serializabledata class CreateUserRequest(    val name: String,    val email: String,    val role: Role = Role.USER,)
@Serializabledata class ApiResponse<T>(    val success: Boolean,    val data: T? = null,    val error: String? = null,) {    companion object {        fun <T> ok(data: T): ApiResponse<T> = ApiResponse(success = true, data = data)        fun <T> error(message: String): ApiResponse<T> = ApiResponse(success = false, error = message)    }}
@Serializabledata class PaginatedResponse<T>(    val data: List<T>,    val total: Long,    val page: Int,    val limit: Int,)

カスタムシリアライザー

kotlin
object InstantSerializer : KSerializer<Instant> {    override val descriptor = PrimitiveSerialDescriptor("Instant", PrimitiveKind.STRING)    override fun serialize(encoder: Encoder, value: Instant) =        encoder.encodeString(value.toString())    override fun deserialize(decoder: Decoder): Instant =        Instant.parse(decoder.decodeString())}

認証

JWT 認証

kotlin
// plugins/Authentication.ktfun Application.configureAuthentication() {    val jwtSecret = environment.config.property("jwt.secret").getString()    val jwtIssuer = environment.config.property("jwt.issuer").getString()    val jwtAudience = environment.config.property("jwt.audience").getString()    val jwtRealm = environment.config.property("jwt.realm").getString()
    install(Authentication) {        jwt("jwt") {            realm = jwtRealm            verifier(                JWT.require(Algorithm.HMAC256(jwtSecret))                    .withAudience(jwtAudience)                    .withIssuer(jwtIssuer)                    .build()            )            validate { credential ->                if (credential.payload.audience.contains(jwtAudience)) {                    JWTPrincipal(credential.payload)                } else {                    null                }            }            challenge { _, _ ->                call.respond(HttpStatusCode.Unauthorized, ApiResponse.error<Unit>("Invalid or expired token"))            }        }    }}
// JWT からユーザーを取得fun ApplicationCall.userId(): String =    principal<JWTPrincipal>()        ?.payload        ?.getClaim("userId")        ?.asString()        ?: throw AuthenticationException("No userId in token")

認証ルート

kotlin
fun Route.authRoutes() {    val authService by inject<AuthService>()
    route("/auth") {        post("/login") {            val request = call.receive<LoginRequest>()            val token = authService.login(request.email, request.password)                ?: return@post call.respond(                    HttpStatusCode.Unauthorized,                    ApiResponse.error<Unit>("Invalid credentials"),                )            call.respond(ApiResponse.ok(TokenResponse(token)))        }
        post("/register") {            val request = call.receive<RegisterRequest>()            val user = authService.register(request)            call.respond(HttpStatusCode.Created, ApiResponse.ok(user))        }
        authenticate("jwt") {            get("/me") {                val userId = call.userId()                val user = authService.getProfile(userId)                call.respond(ApiResponse.ok(user))            }        }    }}

StatusPages(エラーハンドリング)

kotlin
// plugins/StatusPages.ktfun Application.configureStatusPages() {    install(StatusPages) {        exception<ContentTransformationException> { call, cause ->            call.respond(                HttpStatusCode.BadRequest,                ApiResponse.error<Unit>("Invalid request body: ${cause.message}"),            )        }
        exception<IllegalArgumentException> { call, cause ->            call.respond(                HttpStatusCode.BadRequest,                ApiResponse.error<Unit>(cause.message ?: "Bad request"),            )        }
        exception<AuthenticationException> { call, _ ->            call.respond(                HttpStatusCode.Unauthorized,                ApiResponse.error<Unit>("Authentication required"),            )        }
        exception<AuthorizationException> { call, _ ->            call.respond(                HttpStatusCode.Forbidden,                ApiResponse.error<Unit>("Access denied"),            )        }
        exception<NotFoundException> { call, cause ->            call.respond(                HttpStatusCode.NotFound,                ApiResponse.error<Unit>(cause.message ?: "Resource not found"),            )        }
        exception<Throwable> { call, cause ->            call.application.log.error("Unhandled exception", cause)            call.respond(                HttpStatusCode.InternalServerError,                ApiResponse.error<Unit>("Internal server error"),            )        }
        status(HttpStatusCode.NotFound) { call, status ->            call.respond(status, ApiResponse.error<Unit>("Route not found"))        }    }}

CORS 設定

kotlin
// plugins/CORS.ktfun Application.configureCORS() {    install(CORS) {        allowHost("localhost:3000")        allowHost("example.com", schemes = listOf("https"))        allowHeader(HttpHeaders.ContentType)        allowHeader(HttpHeaders.Authorization)        allowMethod(HttpMethod.Put)        allowMethod(HttpMethod.Delete)        allowMethod(HttpMethod.Patch)        allowCredentials = true        maxAgeInSeconds = 3600    }}

Koin 依存性注入

モジュール定義

kotlin
// di/AppModule.ktval appModule = module {    // データベース    single<Database> { DatabaseFactory.create(get()) }
    // リポジトリ    single<UserRepository> { ExposedUserRepository(get()) }    single<OrderRepository> { ExposedOrderRepository(get()) }
    // サービス    single { UserService(get()) }    single { OrderService(get(), get()) }    single { AuthService(get(), get()) }}
// アプリケーションセットアップfun Application.configureDI() {    install(Koin) {        modules(appModule)    }}

ルートでの Koin の使用

kotlin
fun Route.userRoutes() {    val userService by inject<UserService>()
    route("/users") {        get {            val users = userService.getAll()            call.respond(ApiResponse.ok(users))        }    }}

テスト用の Koin

kotlin
class UserServiceTest : FunSpec(), KoinTest {    override fun extensions() = listOf(KoinExtension(testModule))
    private val testModule = module {        single<UserRepository> { mockk() }        single { UserService(get()) }    }
    private val repository by inject<UserRepository>()    private val service by inject<UserService>()
    init {        test("getUser returns user") {            coEvery { repository.findById("1") } returns testUser            service.getById("1") shouldBe testUser        }    }}

リクエストバリデーション

kotlin
// ルートでリクエストデータを検証fun Route.userRoutes() {    val userService by inject<UserService>()
    post("/users") {        val request = call.receive<CreateUserRequest>()
        // バリデーション        require(request.name.isNotBlank()) { "Name is required" }        require(request.name.length <= 100) { "Name must be 100 characters or less" }        require(request.email.matches(Regex(".+@.+\\..+"))) { "Invalid email format" }
        val user = userService.create(request)        call.respond(HttpStatusCode.Created, ApiResponse.ok(user))    }}
// またはバリデーション拡張を使用fun CreateUserRequest.validate() {    require(name.isNotBlank()) { "Name is required" }    require(name.length <= 100) { "Name must be 100 characters or less" }    require(email.matches(Regex(".+@.+\\..+"))) { "Invalid email format" }}

WebSocket

kotlin
fun Application.configureWebSockets() {    install(WebSockets) {        pingPeriod = 15.seconds        timeout = 15.seconds        maxFrameSize = 64 * 1024 // 64 KiB — プロトコルがより大きなフレームを必要とする場合のみ増加        masking = false // RFC 6455 に従い、サーバーからクライアントへのフレームはマスクなし。クライアントからサーバーは Ktor が常にマスク    }}
fun Route.chatRoutes() {    val connections = Collections.synchronizedSet<Connection>(LinkedHashSet())
    webSocket("/chat") {        val thisConnection = Connection(this)        connections += thisConnection
        try {            send("Connected! Users online: ${connections.size}")
            for (frame in incoming) {                frame as? Frame.Text ?: continue                val text = frame.readText()                val message = ChatMessage(thisConnection.name, text)
                // ConcurrentModificationException を避けるためにロック下でスナップショットを作成                val snapshot = synchronized(connections) { connections.toList() }                snapshot.forEach { conn ->                    conn.session.send(Json.encodeToString(message))                }            }        } catch (e: Exception) {            logger.error("WebSocket error", e)        } finally {            connections -= thisConnection        }    }}
data class Connection(val session: DefaultWebSocketSession) {    val name: String = "User-${counter.getAndIncrement()}"
    companion object {        private val counter = AtomicInteger(0)    }}

testApplication テスト

基本的なルートテスト

kotlin
class UserRoutesTest : FunSpec({    test("GET /users returns list of users") {        testApplication {            application {                install(Koin) { modules(testModule) }                configureSerialization()                configureRouting()            }
            val response = client.get("/users")
            response.status shouldBe HttpStatusCode.OK            val body = response.body<ApiResponse<List<UserResponse>>>()            body.success shouldBe true            body.data.shouldNotBeNull().shouldNotBeEmpty()        }    }
    test("POST /users creates a user") {        testApplication {            application {                install(Koin) { modules(testModule) }                configureSerialization()                configureStatusPages()                configureRouting()            }
            val client = createClient {                install(io.ktor.client.plugins.contentnegotiation.ContentNegotiation) {                    json()                }            }
            val response = client.post("/users") {                contentType(ContentType.Application.Json)                setBody(CreateUserRequest("Alice", "[email protected]"))            }
            response.status shouldBe HttpStatusCode.Created        }    }
    test("GET /users/{id} returns 404 for unknown id") {        testApplication {            application {                install(Koin) { modules(testModule) }                configureSerialization()                configureStatusPages()                configureRouting()            }
            val response = client.get("/users/unknown-id")
            response.status shouldBe HttpStatusCode.NotFound        }    }})

認証ルートのテスト

kotlin
class AuthenticatedRoutesTest : FunSpec({    test("protected route requires JWT") {        testApplication {            application {                install(Koin) { modules(testModule) }                configureSerialization()                configureAuthentication()                configureRouting()            }
            val response = client.post("/users") {                contentType(ContentType.Application.Json)                setBody(CreateUserRequest("Alice", "[email protected]"))            }
            response.status shouldBe HttpStatusCode.Unauthorized        }    }
    test("protected route succeeds with valid JWT") {        testApplication {            application {                install(Koin) { modules(testModule) }                configureSerialization()                configureAuthentication()                configureRouting()            }
            val token = generateTestJWT(userId = "test-user")
            val client = createClient {                install(io.ktor.client.plugins.contentnegotiation.ContentNegotiation) { json() }            }
            val response = client.post("/users") {                contentType(ContentType.Application.Json)                bearerAuth(token)                setBody(CreateUserRequest("Alice", "[email protected]"))            }
            response.status shouldBe HttpStatusCode.Created        }    }})

設定

application.yaml

yaml
ktor:  application:    modules:      - com.example.ApplicationKt.module  deployment:    port: 8080
jwt:  secret: ${JWT_SECRET}  issuer: "https://example.com"  audience: "https://example.com/api"  realm: "example"
database:  url: ${DATABASE_URL}  driver: "org.postgresql.Driver"  maxPoolSize: 10

設定の読み取り

kotlin
fun Application.configureDI() {    val dbUrl = environment.config.property("database.url").getString()    val dbDriver = environment.config.property("database.driver").getString()    val maxPoolSize = environment.config.property("database.maxPoolSize").getString().toInt()
    install(Koin) {        modules(module {            single { DatabaseConfig(dbUrl, dbDriver, maxPoolSize) }            single { DatabaseFactory.create(get()) }        })    }}

クイックリファレンス: Ktor パターン

パターン説明
route("/path") { get { } }DSL を使用したルートグループ化
call.receive<T>()リクエストボディのデシリアライズ
call.respond(status, body)ステータス付きレスポンスの送信
call.parameters["id"]パスパラメーターの読み取り
call.request.queryParameters["q"]クエリパラメーターの読み取り
install(Plugin) { }プラグインのインストールと設定
authenticate("name") { }認証でルートを保護
by inject<T>()Koin 依存性注入
testApplication { }インテグレーションテスト

覚えておくこと: Ktor は Kotlin コルーチンと DSL を中心に設計されています。ルートをシンプルに保ち、ロジックはサービスに移し、依存性注入には Koin を使用してください。完全なインテグレーションカバレッジのために testApplication でテストしてください。

Source and attribution

Source:affaan-m/eccindocs/ja-JP/skills/kotlin-ktor-patternsat commitef648e0

License: No license

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