【速習】YAML1.2の概要と基本構文【練習問題付き】

こんにちは、教育系エンジニアのひらまつ（＠hiramatsuu）です。

ひらまつの簡単な自己紹介

書籍「ゼロからわかる Linuxコマンド200本ノック（技術評論社）」の著者。Udemy受講者8万人。
プログラミング教育をメインに活動するエンジニアとして、動画教材の作成・技術書の執筆・学習アプリの開発などを行なっています（詳しくはこちら）。

本記事では、YAML1.2（執筆時点の最新バージョン）の基本について解説した記事です。

YAMLはデータ交換の用途だけでなく、さまざまな環境で設定ファイルとして使われている、とても重要なデータ形式です。

ですが、YAMLについてしっかりと理解せずに、雰囲気で使っている方も多いのではないでしょうか。

本記事は、YAMLの概要を素早く理解したい、YAMLをなんとなくで使っているレベルから抜けたい、というような方に、特に参考になる記事になっていると思いますー。

簡単なまとめ
YAMLとは？
YAMLの目指すゴール
XMLやJSONとの違いは？
YAMLの基本構文
その他の重要構文
1. コメント
2. アンカーとエイリアス
YAMLの練習問題
注意点
参考文献

簡単なまとめ

YAMLの最大の特徴は、可読性の高さ。JSONやXMLと比較して、最も読みやすいデータ形式。
YAMLの可読性を支えているのは、ブロックスタイルというインデントで構造を表現する表記方法。ブロックスタイルを使うことで、可読性を下げるカッコなどの記号の使用を、最小限にすることができる。
また、コメントやアンカー・エイリアスという、JSONにはない、可読性や保守性に貢献する機能も用意されている。
一方で、可読性などの、人間にとっての使いやすさを重視した結果、内部構造がJSONと比較して複雑になっており、パースの速度でJSONに劣る可能性がある、というデメリットはある。
YAMLでは、スカラ（単一の値）・マップ（連想配列のようなもの）・シーケンス（配列やリストのようなもの）という3つを使って、データを表現する。
YAMLはJSONの上位集合であり、有効なJSONデータはすべて、有効なYAMLデータでもある。またYAMLでは、フロースタイルという、JSONのような表記方法も可能。
YAML1.1→YAML1.2でいくつかの変更があったため、注意が必要。

YAMLとは？

YAMLは、JSONなどと同じ、データシリアライゼーション言語の一つ。人間にとって親しみやすいだけでなく、現代のプログラミング言語における、普遍的・日常的なタスクでうまく機能するようにデザインされている。
YAMLのアクセントは「camel」と同じ。
「YAML Ain’t Markup Language（YAMLはマークアップ言語ではない）」という、再帰的な頭字語が由来になっているとされる。
本記事執筆時点では、2021−10−01にリリースされた「v1.2.2」が最新バージョン。
YAMLは、フレームワークやCI/CDなど、様々な用途で設定ファイルなどとして利用されている。例えば、CircleCIの.circleci/config.ymlや、Flutterのpubspec.yamlなど。
YAMLファイルの拡張子は、.yamlと.ymlがあり、環境によって異なる。

YAMLの目指すゴール

YAMLには以下のようなゴールが設定されている（数字が小さいほど優先度が高い）。

YAMLは、人間にとって簡単に読めるべきである。
YAMLデータは、プログラミング言語間で移植可能であるべきである。
YAMLは、動的言語のネイティブデータ構造に合致すべきである。
YAMLは、汎用ツールをサポートするための一貫したモデルを持つべである。
YAMLは、ワンパス処理をサポートすべきである。
YAMLは、表現力豊かで、拡張可能であるべきである。
YAMLは、実装が簡単で、使いやすいものであるべきである。

XMLやJSONとの違いは？

XML（eXtensible Markup Language）との比較

名前の由来にもなっている通り、「マークアップ言語ではない」というのが、YAMLの大きな特徴の一つ。
XMLのようなマークアップ言語と違って、タグなどを使う必要がなく、簡潔な表現が可能であり、人間にとって読みやすい・書きやすい形式になっている。
これはYAMLが、XMLなどの問題点を元に開発されているから。

JSON（JavaScript Object Notation）との比較

YAMLもJSONも人間にとって読みやすい形式を目指している、という点では同じだが、優先順位が異なる。
JSONの最重要の目標は、シンプルさと普遍性。それゆえにJSONは、生成とパースが容易である一方で、人間にとっての読みやすさを犠牲にしている。
一方でYAMLは、人間にとっての読みやすさと、任意のネイティブデータ構造のシリアライゼーションをサポートすることを、最優先の設計目標としている。それゆえにYAMLは、非常に読みやすいファイルを実現しているが、生成とパースがより複雑になっている。
また、YAML 1.2から、YAMLはJSONの完全な上位集合になった（言い換えると、JSONはYAMLの部分集合になった）。これはつまり、JSON形式のデータは全て、有効なYAMLデータでもあるということ。

YAML/JSON/XMLの比較補足

同じ情報をそれぞれの形式で表現すると、可読性の違いがわかりやすい。

YAML

person:
  name: John Doe
  age: 30
  hobbies:
    - Reading
    - Cycling
    - Hiking

JSON

{
  "person": {
    "name": "John Doe",
    "age": 30,
    "hobbies": ["Reading", "Cycling", "Hiking"]
  }
}

XML

<person>
  <name>John Doe</name>
  <age>30</age>
  <hobbies>
    <hobby>Reading</hobby>
    <hobby>Cycling</hobby>
    <hobby>Hiking</hobby>
  </hobbies>
</person>

見るとわかるように、XMLよりもYAML・JSONの方が読みやすい。特にYAMLが、カッコなどの記号が少なく、読みやすいことがわかる。
またYAMLは、後述するコメントやアンカー・エイリアスという、JSONが持たない可読性を高める機能を持っており、他の形式と比べて、可読性の高さは頭ひとつ抜けている。
このテーマについてより詳しくは、「XML vs. JSON vs. YAML」や「YAML と JSON の違いは何ですか?」などを参照。

YAMLの基本構文

本記事では、あらゆる設定ファイルを記述するために必要な、最低限のYAMLの構文のみを扱う。なので、本記事で扱う構文を押さえておくだけでも、ほとんどのケースでは、YAMLの知識不足で困ることはないはず。
YAMLの基本構文をすっきり理解する上では、次の図が参考になる。以降では、次の図をもとに各要素を解説していく。

引用：https://yaml.org/spec/1.2.2/#3231-node-styles

サンプル

以下はYAMLのサンプル（上：ブロックスタイル、下のコメント：フロースタイル）。
サンプルだけ見たら理解できる人もいるかもしれないので、最初に載せておきます。

1要素のマップ

name: John

# {name: John}

2要素のマップ

name: John
age: 30

# {name: John, age: 30}

値が1要素のシーケンスのマップ

name: John
children:
  - Robert

# {name: John, children: [Robert]}

値が2要素のシーケンスのマップ

name: John
children:
  - Robert
  - Mary

# {name: John, children: [Robert, Mary]}

要素がマップのシーケンスを値に持つマップ

name: John
children:
  - name: Robert
    age: 10
  - name: Mary
    age: 5

# {name: John, children: [{name: Robert, age: 10}, {name: Mary, age: 5}]}

リテラルスタイル（改行を保持）

name: John
motto: |
  If you can dream it,
  you can do it.

# {name: John, motto: "If you can dream it,\nyou can do it.\n"}

リテラルスタイル（最後の改行を破棄）

name: John
motto: |-
  If you can dream it,
  you can do it.

# {name: John, motto: "If you can dream it,\nyou can do it."}

折りたたみスタイル（改行を空白に変換、空行を改行に変換）

name: Mary
motto: >
  Stay hungry.
  Stay foolish.

  Steve Jobs

# {name: John, motto: "Stay hungry. Stay foolish.\nSteve Jobs\n"}

折りたたみスタイル（最後の改行を破棄）

name: Mary
motto: >-
  Stay hungry.
  Stay foolish.
   
  Steve Jobs

# {name: John, motto: "Stay hungry. Stay foolish.\nSteve Jobs"}

以上のサンプルと、前掲の図をすべて理解できるだけの知識を、これから解説していきます。

Kind（データの分類）

まずは、図の縦軸のKindについて解説。
YAMLで扱うデータは、単一の値を扱うScalar（スカラ）と、複数の値を扱うCollection（コレクション）に分類される。
Collectionには、Sequence（シーケンス）とMapping（マップ）が含まれる。
つまりYAMLには、Scalar/Sequence/Mappingという3つのデータの分類がある。
この3つの分類のみで、あらゆるプログラミング言語のネイティブデータを表現するのがYAMLの構造。3つの分類だけで、あらゆるプログラミング言語のデータを表現するための仕組みが、裏側に用意されている。
以下では、次のYAMLを元に、各分類について解説していく。

# Profile
person:
  name: John Doe
  age: 30
  hobbies:
    - Reading
    - Cycling
    - Hiking

Scalar（スカラ）

単一の値を表すデータ型。スカラには、文字列・数値・ブール値・null・日付と時刻などが含まれる。
上記のYAMLにおいては、「30」は整数値のスカラ、「John Doe」や「Reading」「Cycling」「Hiking」に加えて、マップのキー（後述）はすべて文字列型のスカラ。
ちなみに、１行目はコメント。YAMLではJSONとは異なり、コメントを使用することができる。

Mapping（マップ）

プログラミング言語における連想配列のように、キーと値のペアを表現するデータ型。キーと値は「:」で区切る。
なので、上記のYAMLは、マップの中にマップがネストされている構造になっている。（キー「person」の値がマップ）

Sequence（シーケンス）

プログラミング言語における配列やリストのように、複数の要素をまとめるデータ型。「-（dash）」とスペースを組み合わせた記号「- 」を、各要素の先頭に記述する。
上記のYAMLにおいては、キー「hobbies」の値は「Reading」「Cycling」「Hiking」という3要素のシーケンス。

Style（表記方法）

次に、図の横軸のStyleについて解説。
それぞれのデータタイプには、ブロック（Block）・フロー（Flow）という、2つのスタイル（表記方法）がある。
どちらで書いても、YAMLには同じ意味で解釈されるので、可読性が判断基準になる。

ブロックスタイル

まずは、ブロックスタイルについて解説。

ブロックスタイルの例

person:
  name: John Doe
  age: 30
  hobbies:
    - Reading
    - Cycling
    - Hiking

ブロックスタイルは、カッコなどの記号をなるべく使わずに、インデントで構造を表現する方法。
記号を使わないので、可読性を維持することができる。YAMLの可読性を支える記法であり、基本的には、ブロックスタイルで書くのが望ましい。

スカラ

ブロックスタイルのスカラにおいて、Literal（リテラル）とFolded（折りたたみ）という2つのスタイルがある。これらのスタイルによって、非常に長い値のスカラを用いる場合でも、可読性を下げずに表現することが可能になる。

Literal（リテラル）スタイルは、改行（\n）がそのまま保存されるスタイル。
「|」という記号を使う。
末尾にも改行がつく。
次のサンプルの一番下の行を見ると、改行が「\n」として表現されているのがわかる。

name: John
motto: |
  If you can dream it,
  you can do it.

# {name: John, motto: "If you can dream it,\nyou can do it.\n"}

Folded（折りたたみ）スタイルは、改行が空白に変換され、空行が改行に変換されるスタイル。
「>」という記号を使う。
末尾には改行がつく。
次のサンプルの一番下の行を見ると、改行が半角スペースとして表現されているのがわかる。

name: Mary
motto: >
  Stay hungry.
  Stay foolish.

  Steve Jobs

# {name: John, motto: "Stay hungry. Stay foolish.\nSteve Jobs\n"}

どちらのスタイルでも、「|-」「>-」というように変更すれば、末尾の改行（\n）を破棄することができる。
以下のサンプルの一番下の行を見ると、末尾の「\n」が消えていることを確認できる。

name: John
motto: |-
  If you can dream it,
  you can do it.

# {name: John, motto: "If you can dream it,\nyou can do it."}

name: Mary
motto: >-
  Stay hungry.
  Stay foolish.
   
  Steve Jobs

# {name: John, motto: "Stay hungry. Stay foolish.\nSteve Jobs"}

コレクション

前掲の図を見ると、コレクションにおいては、In-Line（インライン）スタイルとNext Line（ネクストライン）スタイルの２つがある。
その名の通り、インラインスタイルは１行で書く方法で、ネクストラインスタイルは改行して書く方法。
In-Lineスタイルを用いるなら、フロースタイルを採用する必要がある。
より詳しくは、フロースタイルの項目で解説。

フロースタイル

ここからは、もう一つのスタイルである、フロースタイルについて解説。

フロースタイルの例

{name: John, children: [{name: Robert, age: 10}, {name: Mary, age: 5}]}

フロースタイルは、JSONのように、カッコなどの記号を用いて表現する方法。
以下では、コレクションとスカラに分けて、それぞれ解説。

コレクションのフロースタイル（Explicit）

フロースタイルにおいて、コレクションは、

マップは「{キー1: 値1, キー2: 値2, …}」の形式
シーケンスは「[値1, 値2, …]」の形式

で表現する。カッコでデータを囲う、明示的な（Explicit）記法。

{name: John, age: 30} # マップ（フロースタイル）

[Robert, Mary] # シーケンス（フロースタイル）

ブロックスタイルとフロースタイルの比較（上記のサンプルを再掲）

name: John
children:
  - Robert
  - Mary

# {name: John, children: [Robert, Mary]}

Single Pair（マップ）

また、マップのフロースタイルでは、マップがキー・値のペアを1つだけ含む場合に限り、フロースタイルでも{}記号が不要になる。

[
foo: bar
]

# [{foo: bar}]

スカラのフロースタイル

スカラのフロースタイルは、

double-quoted（ダブルクォーテーション）
single-quoted（シングルクォーテーション）
plain (クォーテーションなし)

の3つがある（次のサンプルを参照）。

name: "John" # double-quoted
from: 'New York' # single-quoted
partner: Mary # plain

# {name: "John", from: 'New York', partner: Mary} と同義

double-quoted（ダブルクォーテーション）

ダブルクォーテーションで囲まれた文字列内では、エスケープシーケンス（例: \n での改行、\t でのタブなど）が解釈される。
また環境によっては、「$」から始まる値は、環境変数として認識されるなど、一部の文字をエスケープしない。

text:　"Stay hungry.\nStay foolish.\n" 

# \nは改行の意味になるので
# Stay hungry.
# Stay foolish.
# という意味になる

single-quoted（シングルクォーテーション）

シングルクォーテーションで囲まれた文字列内では、特別な意味を持つ記号は存在せず、すべて文字通りに解釈される。

text:　'Stay hungry.\nStay foolish.\n' 

# \nは改行の意味にならないので
# Stay hungry.\nStay foolish.\n
# という意味になる

シングルクォーテーション内で、シングルクォーテーションを使用したい場合は、以下のように「”」を使う。

text:　'It''s OK.' 

# It's OK.

plain (クォーテーションなし)

エスケープシーケンスも必要なく、エスケープする文字もない場合は、クォーテーションなしの文字列で十分。最も可読性に優れるため、YAMLでは基本的に、plainスタイルで書くのが良い。

注意点として、次のような文字列は別のデータ型として解釈されるので、単に文字列として使いたい場合には、クォーテーションを使ったエスケープが必要。

null
true
false

※エスケープや環境変数などの用語がわからないという方は、以下の拙著などを参照。

リンク

最初の図を再掲

次の図の意味がわかるようになったでしょうか？
もし、わからない部分があれば、上に戻って復習してみてください。

引用：https://yaml.org/spec/1.2.2/#3231-node-styles

その他の重要構文

YAMLには解釈されない、人間のためのテキスト（コメント）を追加することができる。
これは、JSONにはない機能で、YAMLの可読性の高さに貢献している。

# Comment

アンカーとエイリアス

YAMLには、アンカーとエイリアスの機能が備わっている。
これは、特定のデータを別の場所で再利用するために使用される機能で、データの重複を避け、文書の保守性を向上させることができる。
あとで参照したい値にアンカーを設定して、エイリアスで値を参照する。アンカーは「&名前値」、エイリアスは「*名前」で使用できる。

favorite_color: &color blue # blueという値にcolorというアンカーを設定
my_color: *color # エイリアスで値（blue）を参照

以下の例では、マップ（「street」「city」などのキーを持つ4要素のもの）にアンカーを設定している。

addresses:
  home: &home_address  # 以下のマップに、home_addressという値を設定
    street: "123 Main St"
    city: "Anytown"
    state: "Anystate"
    zip: "12345"

employees:
  - name: John Doe
    role: Manager
    address: *home_address  # エイリアスで値（4要素のマップ）を参照

  - name: Jane Smith
    role: Developer
    address: *home_address  # エイリアスで値（4要素のマップ）を参照

上記のサンプルを、アンカーとエイリアスを使わずに書くと次のようになる。

addresses:
  home:
    street: "123 Main St"
    city: "Anytown"
    state: "Anystate"
    zip: "12345"

employees:
  - name: John Doe
    role: Manager
    address:
      street: "123 Main St"
      city: "Anytown"
      state: "Anystate"
      zip: "12345"

  - name: Jane Smith
    role: Developer
    address:
      street: "123 Main St"
      city: "Anytown"
      state: "Anystate"
      zip: "12345"

YAMLの練習問題

ここまでの理解を確認するために、以下のYAMLの練習問題に回答してみましょう。これらの問題はすべて、ChatGPTが作成したものを、ひらまつが監修したものです。解答は問題の後に掲載しています。

選択問題

YAMLファイル内でコメントをどのように記述しますか？
- A: #
- B: //
- C: /* */
マップを表すために、YAMLではどの記号を使用しますか？
- A: =
- B: :
- C: -
YAMLでシーケンスをどのように記述しますか？
- A: カンマ区切りで直接記述する
- B: 各要素の前に-記号をつけて記述する
- C: {}を使用して記述する
YAMLで真偽値を表す正しい方法はどれですか？
- A: true と false
- B: yes と no
- C: 両方とも正しい
YAMLファイル内で、複数行の文字列を格納するためにはどのように記述しますか？
- A: | 記号を使用
- B: > 記号を使用
- C: 両方とも正しい
YAMLで使用できるデータ型はどれですか？（複数選択）
- A: 文字列
- B: 数値
- C: 真偽値
- D: 日付と時刻
YAMLファイルの拡張子として正しいものはどれですか？
- A: .yml
- B: .yaml
- C: 両方とも正しい。
YAMLでネストされた構造を記述するより一般的な方法として、正しいものはどれですか？
- A: インデントを使用して階層構造を表現する
- B: []を使用して階層構造を表現する
- C: {}を使用して階層構造を表現する
YAMLでアンカーを参照するために使用する記号は何ですか？
- A: *
- B: &
- C: #
YAMLでマップの値としてリストを使用する方法はどれですか？
- A: - key: [list, of, values]
- B: key: - list - of - values
- C: key: [list, of, values]

読み取り問題

color: blue
size: large
shape: square

car:
  make: Toyota
  model: Prius
  features:
    - hybrid
    - automatic transmission

pets:
  - name: Bella
    type: dog
    breed: Labrador
  - name: Coco
    type: bird
    breed: Parrot

employees:
  - id: 1
    name: John Doe
    position: Developer
  - id: 2
    name: Jane Smith
    position: Designer

config:
  database:
    host: localhost
    port: 5432
  security:
    encryption: AES
    key_length: 256

description: |
  This is a multi-line string.
  YAML is a human-readable data serialization
  standard for all programming languages.

description: >-
  This is a multi-line string.
  YAML is a human-readable data serialization
  standard for all programming languages.

teams:
  - name: Team A
    members:
      - Alice
      - Bob
  - name: Team B
    members:
      - Carol
      - Dave

matrix:
  - [1, 2, 3]
  - [4, 5, 6]
  - [7, 8, 9]

pitching:
- Nolan Ryan
# Following node labeled SP
- &SP Sandy Koufax
wins:
- *SP # Subsequent occurrence
- Pedro Martinez

解答

選択問題

A
B
B
A
C
A, B, C, D
C
A
A
C

注意点

YAML1.1からYAML1.2に移行する際に、いくつかの仕様の変更が行われました。Web上の情報ではこれらが混在しているため、注意が必要です。

具体的には、以下のようなものが変更点として挙げられます。

真偽値として、yes/noなどが使えなくなり、true/false以外は文字列として解釈されるようになった。
マージキー（<<）の機能が削除された。
アンカーの文字列に、[]と{}を入れられなくなった。

など。より詳しくは、こちらを参照してください。

また、膨大な記事になってしまったので、ミスがありましたら、ひらまつのX（Twitter）などにご連絡いただけると嬉しいです。

参考文献

YAML Ain’t Markup Language (YAML™) revision 1.2.2

YAML Ain’t Markup Language (YAML™) Version 1.2

YAML Ain’t Markup Language (YAML™) revision 1.2.2

簡単なまとめ

YAMLとは？

YAMLの目指すゴール

XMLやJSONとの違いは？

XML（eXtensible Markup Language）との比較

JSON（JavaScript Object Notation）との比較

YAML/JSON/XMLの比較補足

YAMLの基本構文

サンプル

Kind（データの分類）

Scalar（スカラ）

Mapping（マップ）

Sequence（シーケンス）

Style（表記方法）

ブロックスタイル

スカラ

コレクション

フロースタイル

コレクションのフロースタイル（Explicit）

Single Pair（マップ）

スカラのフロースタイル

double-quoted（ダブルクォーテーション）

single-quoted（シングルクォーテーション）

plain (クォーテーションなし)

最初の図を再掲

その他の重要構文

コメント

アンカーとエイリアス

YAMLの練習問題

選択問題

読み取り問題

解答

選択問題

注意点

参考文献