はじめてのGo―シンプルな言語仕様,型システム,並行処理

第5章 並行プログラミング―ゴルーチンとチャネルを使いこなす

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本章では,ゴルーチンやチャネル,syncパッケージを用いて,並行処理を行う方法について解説します。

並行プログラミングの基本

複数の処理を効率良く行うために,Goは言語自体が並行処理に必要な機能をサポートしています。特に本章で扱うゴルーチンやチャネルの機能などは,Goで並行処理プログラミングをするうえで必要不可欠な知識であり,これらを適切に使うことで,マルチコアが一般的になった近年のマシンリソースを最大限に引き出す,パフォーマンスの良いプログラムを作成できるようになります。

本節では,ゴルーチンやチャネルを用いた並行処理の考え方と,それらと合わせてよく使うsyncパッケージの使い方などについて解説します。

ゴルーチン

Goには,ゴルーチンGoroutineという軽量スレッドのしくみがあります。ここまで行っていたmain()関数も,1つのゴルーチンの中で実行されています。go構文を用いて,任意の関数を別のゴルーチンとして起動することで,処理を並行して走らせることができます。

ここではHTTPへのアクセス処理を用いて,ゴルーチンの使い方とチャネルによるメッセージのやりとりの方法を見てみましょう。

ゴルーチンを使わない場合

たとえば,3つのWebサイトにアクセスし,そのステータスコードを表示するプログラムを考えます。

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
)

func main() {
    urls := []string{
        "http://example.com",
        "http://example.net",
        "http://example.org",
    }
    for _, url := range urls {
        res, err := http.Get(url)
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }
        defer res.Body.Close()
        fmt.Println(url, res.Status)
    }
}

http.Get()は同期処理であるため,この方法では別々のサイトにリクエストしているにもかかわらず,前のレスポンスが返らないと次のリクエストに進むことができません図1)⁠

図1 同期処理

図1 同期処理

しかし,それぞれのリクエストは互いに依存がなく独立しているため,順番に実行する必要はありません。こうした場合,ゴルーチンを用いることで3つのリクエストを並行して行うことができます。

ゴルーチンを使った場合

先ほどのプログラムを,リクエストが別々のゴルーチンで行われるように修正してみます。実際にリクエストを発行している部分を無名関数化し,関数の前にgoというキーワードを加えると,それだけで関数の実行が別のゴルーチンで行われるようになります。

func main() {
    urls := []string{
        "http://example.com",
        "http://example.net",
        "http://example.org",
    }
    for _, url := range urls {
        // 取得処理をゴルーチンで実行する
        go func(url string) {
            res, err := http.Get(url)
            if err != nil {
                log.Fatal(err)
            }
            defer res.Body.Close()
            fmt.Println(url, res.Status)
        }(url)
    }
    // main()が終わらないように待ち合わせる
    time.Sleep(time.Second)
}

ここではmain()が実行されたときに内部で3つのゴルーチンを起動していますが,起動が終わってゴルーチン内で処理が行われている間もmain()は先に進んでしまうため,待ち合わせのためにtime.Sleep()を呼んで1秒間main()を止めています(より適した処理方法は次に紹介します)⁠

このプログラムの実行は図2のようなイメージです。各ゴルーチンが並行してリクエストを発行しているため,結果はレスポンスが早い順に出力されます。

図2 Sleep()によるゴルーチンの待ち合わせ

図2 Sleep()によるゴルーチンの待ち合わせ

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