プログラミング言語のマルチスレッド処理まとめ

たくさんの処理を効率よく行うための手法として並列処理があります。

処理の単位をスレッドと呼び、並列で処理することをマルチスレッドと呼びます。

多くのプログラミング言語ではマルチスレッド処理を行うための機能が標準で提供されています。

本ブログでは、Python、Java、Ruby、Goのマルチスレッド処理について解説してきました。

本記事では、各言語のマルチスレッド処理について、比較しながらまとめていきます。

各言語における違いが分かったり、書き方を忘れてしまったときの復習用としても役立つ内容になっていますので、ぜひ最後までご覧いただければと思います。

本記事の最後に、各言語のソースコードを含む詳細内容を確認できる、関連ページへのリンクも用意しておきますので、気になる方はチェックしてみてください。

各言語のマルチスレッド処理について、以下の内容でまとめていきます。

言語	マルチスレッドを扱うモジュールやパッケージ
Python	スレッド：threadingモジュールをimport スレッドプール：concurrent.futuresモジュールをimport
Java	スレッド：java.langパッケージ（標準パッケージ）スレッドプール：java.util.concurrentパッケージをimport
Ruby	スレッド：組込みライブラリ
Go	スレッド：標準ライブラリ（goroutine）

スレッドを扱うための機能は、各言語ともに標準ライブラリやパッケージに含まれているため、特別なものは不要です。

スレッドを効率よく処理するためのスレッドプールを扱うための機能は、言語により提供されているものとないものがあります。

言語	スレッドの作成と起動
Python	作成：スレッド化する関数を指定する。起動：startメソッドを呼び出す。待合せ：joinメソッドでスレッドが終了するまで待機。
Java	作成：Threadクラスを継承する、またはRunnableインタフェースを実装する。起動：Threadクラスのstartメソッドを呼び出す。待合せ：Threadクラスのjoinメソッドでスレッドが終了するまで待機。
Ruby	作成：Threadクラスのnewまたはstartまたはforkに、スレッド化する関数を指定する。起動：スレッドの作成と同時に起動する。待合せ：joinメソッドでスレッドが終了するまで待機。
Go	作成：goステートメントにスレッド化する関数を指定する。起動：スレッドの作成と同時に起動する。待合せ：syncパッケージのWaitGroupのWaitやDoneによって制御する。

スレッド化する処理は、事前に関数やメソッドとして作成しておき、それをスレッド作成時に指定します。

スレッドを起動した後に、呼び出し元のメインスレッドは処理が進んでしまうため、スレッドの処理が終了するまで待機させておく必要があります。

言語	スレッドからの戻り値やメッセージの取得
Python	準備：ThreadPoolExecutorのsubmitで起動したスレッドからFutureを受け取る。取得方法：Futureのresultで戻り値を取得する。
Java	準備：Callableインタフェースを実装したスレッドを起動してFutureを受け取る。取得方法：Futureのgetで戻り値を取得する。
Ruby	取得方法：スレッドを起動してvalueで戻り値を取得する。
Go	取得方法：チャネルを使ってメッセージを受信する。

スレッドから情報を受け取るには、最後に戻り値として受け取る方法と、任意のタイミングでメッセージとして受け取る方法があります。

Python、Java、Rubyは最後に戻り値として受け取る方法を標準で提供しています。

Goはスレッド間でメッセージをやり取りするチャネル機能を標準で提供しています。

言語	スレッドプールの作成
Python	作成：concurrent.futures.ThreadPoolExecutorにプールする数を指定して作成する。起動：submitにスレッド化する関数を指定する。待合せ：shutdownで終了するまで待機する。
Java	作成：java.util.concurrent.Executorsでプールする数を指定して作成する。起動：submitにスレッド化するクラスを指定する。待合せ：awaitTerminationで終了するまで待機する。
Ruby	標準機能としてスレッドプールの機能は提供されていないが、Thread::QueueやThread::SizedQueueを実装することにより同様の機能を実現することが可能。
Go	標準機能としてスレッドプールの機能は提供されていない