【Go入門】並行処理 – ゴルーチン（goroutine）, WaitGroup

Go言語の並行処理（Concurrency）を扱っていこうと思います。

ここからしばらく並行処理に関することを扱おうと思うのですが、これがなかなか奥深いテーマですので、『Go言語による並行処理』などでしっかりと取り組まないと十分な理解はできない分野なのかなと思います。

ここではゴルーチン（goroutine）について基本的な使い方を見ることで、並行処理の動きを見ていこうと思います。

ゴルーチン（goroutine）
WaitGroup
最後に

ゴルーチン（goroutine）

並行処理を行う前に、2つの処理を行うコードを次のように書いてみます。

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func operation1() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理１:", i)
	}
}

func operation2() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理２:", i)
	}
}

func main() {
	operation1()
	operation2()
}

operation1()、operation2()の2つの処理の関数を実行しています。

処理内容はどちらも同じfor文の処理で、time.Millisecondを使って100ms毎にループ処理を実行しています。

出力結果は次のようになります。

処理１: 0
処理１: 1
処理１: 2
処理１: 3
処理１: 4
処理２: 0
処理２: 1
処理２: 2
処理２: 3
処理２: 4

これは、operation1()を実行したあとに、operation2()を実行して出力しています。

実際の表示のタイミングは100ms毎に上から順に表示されているということを確認しましょう。

これは並行処理ではなく、順に処理しただけですね。

これをゴルーチン（goroutine）を使って並行処理のコードに変えてみます。

次のようにコードを修正してみます。

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func operation1() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理１:", i)
	}
}

func operation2() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理２:", i)
	}
}

func main() {
	go operation1()
	operation2()
}

ゴルーチンをoperation1()の方に設定します。

main()関数で呼び出す時に、この頭に「go」を付けて処理します。

実行すると次のように出力されます。

処理２: 0
処理１: 0
処理１: 1
処理２: 1
処理２: 2
処理１: 2
処理１: 3
処理２: 3
処理２: 4
処理１: 4

こちらも100ms毎に上から順に表示されますが、違いとしては処理１と処理２が並行処理として出力されているのがわかります。

operation2()が実行されている間に、go operation1()が続けて実行されているということになります。

ただし、次のようなコードに変更してみると事情が変わってきます。

package main

import (
	"fmt"
)

func operation1() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		fmt.Println("処理１:", i)
	}
}

func operation2() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		fmt.Println("処理２:", i)
	}
}

func main() {
	go operation1()
	operation2()
}

上のコードのoperation1()とoperation2()のtime.Sleep()の処理を削除しただけです。

これを実行するとこうなってしまいます。

処理２: 0
処理２: 1
処理２: 2
処理２: 3
処理２: 4

operation2()だけが実行されて、go operation1()の処理が出力されていません。（場合によっては、処理１の最初の一部分まで出力されているかもしれません）

time.Sleep()を削除したことで、operation2()の処理が終わる前にgo operation1()が実行できなかったために処理２の表示しかできなかったということになっています。

ゴルーチンの実行が行われる前に、処理が終わってしまったということになってしまったのですが、これを避けるためにWaitGroupというものを使います。

WaitGroup

上のコードをWiatGroupを使って書き換えて、処理が途中で終わらないようにしてみましょう。

次のようにしてみます。

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

var wg sync.WaitGroup

func operation1() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		fmt.Println("処理１:", i)
	}
	wg.Done()
}

func operation2() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		fmt.Println("処理２:", i)
	}
}

func main() {
	wg.Add(1)
	go operation1()
	operation2()
	wg.Wait()
}

syncパッケージをインポートして、変数wgとしてsync.WaitGroupとします。

ゴルーチンとして処理するoperation1()の処理に、wg.Done()を記入しています。

main()関数の中で、wg.Add(1)として、ゴルーチンとして並行処理するものが1つあるということを指定します。さらに、wg.Wait()を最後に加えて、wg.Done()が終わるまで処理の終了を待つということを指定しています。

実行するとこうなります。

処理２: 0
処理２: 1
処理２: 2
処理２: 3
処理２: 4
処理１: 0
処理１: 1
処理１: 2
処理１: 3
処理１: 4

今度は処理２だけで止まることなく、処理１も出力されているのがわかります。

再度、time.Sleep()を入れて書き換えてみます。

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

var wg sync.WaitGroup

func operation1() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理１:", i)
	}
	wg.Done()
}

func operation2() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理２:", i)
	}
}

func main() {
	wg.Add(1)
	go operation1()
	operation2()
	wg.Wait()
}

実行結果は以下のとおりです。

処理１: 0
処理２: 0
処理１: 1
処理２: 1
処理１: 2
処理２: 2
処理２: 3
処理１: 3
処理１: 4
処理２: 4

このように、並行処理が行われているのがわかります。

このコードを次のように変えることもできます。

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	// "time"
)

var wg sync.WaitGroup

func operation1(wg *sync.WaitGroup) {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		// time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理１:", i)
	}
	wg.Done()
}

func operation2() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		// time.Sleep(100 * time.Millisecond)
		fmt.Println("処理２:", i)
	}
}

func main() {
	var wg sync.WaitGroup
	wg.Add(1)
	go operation1(&wg)
	operation2()
	wg.Wait()
}

var wg sync.WaitGroup をmain()関数の中で宣言しています。operation1()関数の引数にこのwgのポインタをとり、ゴルーチンでこれを呼び出す時に&wgを渡して実行しています。

実行すると同じように並行処理が行われるのがわかります。