.NET MAUI — その概要、アーキテクチャ、クロスプラットフォーム開発

.NET MAUIとは

.NET MAUI（Multi-platform App UI）は、Xamarin.Formsの進化版であり、.NET 6+向けにゼロから再構築されました。各プラットフォームに個別のプロジェクトが必要だったXamarin.Formsとは異なり、MAUIは共有の.csprojファイルとプラットフォームフォルダ（Platforms/iOS、Platforms/Android、Platforms/Windows、Platforms/MacCatalyst）を持つ単一の構造を使用します。最初の安定版MAUIリリースは2022年5月でした。

.NET MAUIとその前身との主な違いは、.NET 8 BCL（基本クラスライブラリ）との完全な統合です。開発者は、追加のSDKなしでSystem.Text.Json、System.Net.Http、System.Linq、System.IOなどのAPIに直接アクセスできます。Xamarin.Formsは共有ロジックに.NET Standard 2.0を使用しており、新しい.NETプラットフォーム機能へのアクセスが制限されていました。

Microsoft Build 2024によると、.NET MAUIはApp StoreとGoogle Playで40,000以上のアプリケーションで使用されています。注目すべきプロジェクトには、UPS Mobile、The Weather Channel、Siemens Teamcenterがあります。Microsoftは、2024年11月に予定されている.NET 9の一部としてMAUIを積極的に開発しています。

.NET MAUIの歴史と起源

.NET MAUIの発表は、.NET統一戦略の一環としてMicrosoft Build 2020で行われました。Microsoftは.NET Core、Mono、.NET Frameworkを単一の.NET 5+プラットフォームに統合しました。Xamarin.FormsはMAUIの基盤となりましたが、コードベースは完全に書き直され、古いAPIは削除され、レンダラーはHandlersに置き換えられ、DependencyServiceはDIコンテナに置き換えられました。

.NET MAUI 8（2023年11月）は、Native AOT、改善されたCollectionViewパフォーマンス、Blazor Hybrid（MAUIアプリケーションへのBlazorコンポーネントの埋め込み）、新しいフォントマッピングのサポートを追加しました。.NET MAUI 9（2024年）には、C# 12のサポート、改善されたWinUI 3とmacOS Sonomaの統合、および全プラットフォーム向けの新しいDrag & Drop APIが含まれています。

.NET MAUIとXamarin.Formsの違い

最初の違いは単一アプリケーションです。Xamarin.Formsでは、iOSとAndroidに1つのソリューション内で2つの個別プロジェクトが必要でした。.NET MAUIでは、プラットフォームフォルダを持つ1つのプロジェクトです。これにより、コードナビゲーション、依存関係管理、CI/CDパイプラインが簡素化されます。.csprojファイルは、TargetFrameworks: net8.0-android、net8.0-ios、net8.0-maccatalystを持つSDK形式を使用します。

2つ目の違いは、レンダラーの代わりにHandlersを使用するレンダリングアーキテクチャです。Xamarin.Formsでは、各要素（Button、Label）にネイティブコントロールを作成する独自のRendererクラスがありました。カスタマイズにはCustom Rendererが必要でした。MAUIでは、Handlerは抽象要素をネイティブコントロールにマッピングする軽量オブジェクトであり、コントロールを再作成せずにプロパティを更新するProperty Mappersをサポートします。

3つ目の違いは、統一DIコンテナ Microsoft.Extensions.DependencyInjectionです。Xamarin.Formsはプラットフォーム実装の登録にDependencyServiceを使用していました。MAUIはDIをフレームワークコアに組み込んでいます。サービスはMauiAppBuilderに登録され、コントローラーはコンストラクターを介して依存関係を受け取ります。これによりテストが簡素化され、現代の.NETプラクティスに従います。

.NET MAUIのアーキテクチャ

.NET MAUIのアーキテクチャは、マルチレイヤーモデルに基づいています。最下層は.NET BCLとMono Runtime（Android）/ CoreCLR（Windows）/ NativeAOT（iOS）です。中間層はフレームワークコア（Handlers、Layout、Graphics、Controls）を持つMicrosoft.Maui.dllです。最上層はXAMLページ、ViewModel、サービスを持つ開発者のアプリケーションです。

Single ProjectとMulti-Targeting

Single Projectは、.NET MAUIの主要なアーキテクチャ上の特徴です。すべてのファイルは、共有コード（Shared）、プラットフォームコード（Platforms）、リソース（Resources）の3つのカテゴリに分けられます。.csprojのMulti-targetingは、アプリケーションがどのプラットフォーム向けにビルドされるかを指定します。各プラットフォームは、自身のPlatformsフォルダと共有コードのみをコンパイルします。

プラットフォームコードは条件付きフォルダに配置されます。Platforms/AndroidにはMainActivity.cs、MainApplication.cs、AndroidManifest.xmlが含まれます。Platforms/iOS — AppDelegate.cs、Info.plist、Entitlements.plist。Platforms/Windows — Package.appxmanifest、App.xaml。条件付きコンパイルのために、コードは#if ANDROID、#if IOS、#if WINDOWS、#if MACCATALYSTディレクティブを使用します。

.NET MAUIにおけるXAMLとMVVM

XAMLは、Xamarin.FormsとWPFから継承された宣言型マークアップ言語です。.NET MAUIでは、XAMLを使用してページ（ContentPage）、レイアウト（VerticalStackLayout、Grid、FlexLayout）、要素（Label、Entry、Button、Image）、コントロール（CollectionView、CarouselView）を記述します。XAMLはビルド時にBAML形式にコンパイルされます。

MVVMパターンは、CommunityToolkit.Mvvm（Microsoftのオープンソースライブラリ）を通じて実装されます。[ObservableProperty]属性はINotifyPropertyChangedプロパティを生成し、[RelayCommand]はメソッドからコマンドを作成します。CommunityToolkit.Mvvm 8.2 Source Generatorは部分クラスViewModelを変換し、ReflectionなしでObservableObjectを生成します。これにより、手動実装と比較してBindingが30%高速化されます。

.NET MAUIアプリケーションの例

using Microsoft.Maui;
using Microsoft.Maui.Controls;

namespace MauiApp;

public class MainPage : ContentPage
{
    public MainPage()
    {
        Title = "MAUI App";
        
        Content = new VerticalStackLayout
        {
            Spacing = 12,
            Padding = new Thickness(16),
            Children =
            {
                new Label
                {
                    Text = "Hello, .NET MAUI!",
                    FontSize = 24,
                    FontAttributes = FontAttributes.Bold
                },
                new Button
                {
                    Text = "クリックしてください",
                    BackgroundColor = Colors.Blue,
                    TextColor = Colors.White,
                    Command = new Command(async () =>
                        await DisplayAlert("こんにちは", "世界", "OK"))
                }
            }
        };
    }
}

プラットフォームとサポート

.NET MAUIは5つのプラットフォームをサポートしています：iOS 15.0+、Android 5.0（API 21）+、Windows 10 1809+、macOS 12.0+（MacCatalyst）、Tizen 6.5+。各プラットフォームは独自のコントロールとAPIを使用します。iOSはMac Catalyst経由でUIKitを使用し、AndroidはXamarin.Android経由でAndroidX、WindowsはWinUI 3、macOSはMac Catalyst経由でAppKitを使用します。

iOSとAndroidでは、MAUIはXamarin.Formsと同じレンダリングメカニズム（ネイティブUIコントロール）を使用します。ただし、Handlersはより柔軟なカスタマイズを提供します。iOSでのプラットフォーム固有のButton設定には、PlatformConfiguration.iOSと共にOnPlatform<Button>が使用されます。Windowsでは、MAUIはWinUI 3（Fluent Design SystemをサポートするMicrosoftのモダンUIフレームワーク）を使用します。

macOSのサポートは、Mac Catalyst（MacでUIKitアプリケーションを実行するAppleのテクノロジー）を介して追加されました。これにより、アプリケーションのmacOSバージョンにMAUI iOSコードの100%を再利用できます。特定のMac機能（Menu Bar、Touch Bar）については、MAUIはMac CatalystとNSViewラッパーを介してプラットフォームAPIを提供します。

Tizenは、Smart TV、スマートフォン、スマートウォッチ向けのSamsungのプラットフォームです。.NET MAUIでのTizenサポートは、Samsung Tizen .NETを介して実装されています。MAUIアプリケーションは、Samsung TizenFXバインディングを通じてTizen用にコンパイルされます。ただし、TizenはMicrosoftの優先プラットフォームではありません — そのアップデートは1〜2か月遅れてリリースされます。

.NET MAUIの利点

統一コードベース — .NET MAUIはコードの重複を削減します。C#とXAMLの1つのプロジェクトが5つのプラットフォーム用にコンパイルされ、シンプルなUIのアプリケーションで最大95%の共有コードを提供します。ビジネスロジック、サービス、データモデル、HTTPクライアントは共有コードにあります。プラットフォーム固有の機能（カメラ、位置情報、生体認証）のみがDIを介した個別の実装を必要とします。

パフォーマンスは、.NET MAUIの方がXamarin.Formsよりも優れています。Handlersはレンダリングのオーバーヘッドを削減します。Microsoftのテストでは、Xamarin.Forms 5.0と比較して画面レンダリング時間が20〜30%短縮されています。iOSのNative AOTはC#コードをARM64命令に直接コンパイルし、JITコンパイルを排除して起動時間を40%短縮します。

Blazor Hybridは、.NET MAUIのユニークな機能です。BlazorWebViewはMAUIアプリケーションに直接Blazorコンポーネントを埋め込みます。Webインターフェース開発者は、モバイルアプリケーションでBlazorコンポーネント（Razorページ、JS相互運用、CSSスタイル）を再利用できます。Blazor Hybridは、Blazorコンポーネントコードを変更することなく、5つすべてのMAUIプラットフォームで動作します。

.NETエコシステム — 数千のNuGetパッケージにアクセス可能：データベース操作のためのEntity Framework Core、ログ記録のためのSerilog、HTTPリクエスト再試行のためのPolly、バリデーションのためのFluentValidation。CommunityToolkit.Mauiは、Popup、Toast、Snackbar、アクセシビリティのためのSemanticScreenReaderなどの既製のUI要素を提供します。.NET MAUIはAzure、SignalR、Microsoft Graph SDKと統合します。

開発ツール — Visual Studio 2022およびJetBrainsのRider。XAML Hot Reloadは、アプリケーションを再起動せずに1〜2秒でUIを更新します。C# Hot Reload（.NET 6+以降）は、プロセスを再起動せずにメソッドの変更を再コンパイルします。Visual Studio Debugger、Profiler、IntelliCodeが、パフォーマンス診断とコード品質のためのツールキットを補完します。