今日のゴール

Nimの非同期プログラミングの基礎を理解する
nindaの非同期APIを効果的に使う
並行処理のパターンを実装する

なぜ非同期が重要か

タプルスペースは複数のプロセスが協調する仕組みです。効率的な協調には非同期処理が欠かせません。

同期処理では待機時間が無駄になりますが、非同期処理では複数のWorkerが並行して動作します。

Nimのasync/await

基本構文

import std/asyncdispatch

# 非同期関数の定義
proc fetchData(): Future[string] {.async.} =
  await sleepAsync(100)  # 非同期で待機
  return "data"

# イベントループの実行
waitFor main()

Future[T]型

Future[T]は「いずれT型の値が得られる」という約束を表します。

状態	説明
未完了	処理中、まだ値がない
完了	値が準備できた
失敗	例外が発生した

nindaの非同期API

すべての操作に非同期版（*Async）があります。

操作	同期版	非同期版
書き込み	`write()`	`writeAsync()`
読み取り	`read()`	`readAsync()`
取り出し	`take()`	`takeAsync()`
非ブロッキング	`tryRead()`	`tryReadAsync()`
全件取得	`readAll()`	`readAllAsync()`

# 基本的な使い方
await ts.writeAsync(toTuple(strVal("task"), intVal(1)))
let result = await ts.readAsync(pattern)
let taken = await ts.takeAsync(pattern)

asyncCheckとawaitの違い

await: 完了を待つ

await task1()  # task1が完了するまで待つ
await task2()  # task1完了後にtask2を実行

asyncCheck: 投げっぱなし

asyncCheck task1()  # task1を開始して即座に次へ
asyncCheck task2()  # task2も開始
# task1とtask2は並行実行される

使い分けの図解

並行処理パターン

パターン1: 並行ワーカー

proc worker(id: int) {.async.} =
  while true:
    let task = await ts.tryTakeAsync(taskPattern)
    if task.isSome:
      echo "Worker ", id, ": Processing"
      await sleepAsync(100)

# 3つのワーカーを並行起動
asyncCheck worker(1)
asyncCheck worker(2)
asyncCheck worker(3)

パターン2: 待ち合わせ（Rendezvous）

2つのプロセスが互いを待ち合わせるパターン。

proc processA() {.async.} =
  await ts.writeAsync(toTuple(strVal("sync"), strVal("A_ready")))
  discard await ts.takeAsync(toPattern(strVal("sync"), strVal("B_ready")))
  echo "A: Both ready!"

まとめ

学んだこと

トピック	ポイント
async/await	Nimの非同期プログラミングの基礎
Future[T]	将来の値を表す型
非同期API	`*Async` サフィックスの操作
await vs asyncCheck	逐次 vs 並行

いつ使うか

場面	推奨
結果が必要	`await`
バックグラウンド処理	`asyncCheck`
複数ワーカー起動	`asyncCheck`

演習問題

問題6-1: 並行カウンター

3つのプロセスが並行してカウンターをインクリメントするプログラムを作成してください。

ヒント

カウンターは("counter", 値)というタプルで表現
インクリメント = take → 値+1 → write
最終的な値は予測可能か？（タプルスペースの操作は原子的であることを思い出そう）

問題6-2: パイプライン

3段階のパイプライン（入力→変換→出力）を非同期で実装してください。

ヒント

3つのスペース: input, transform, output
各段階は独立したasyncプロセス
入力プロセス: 数値をinputスペースに書き込む
変換プロセス: inputから取り出し、2倍にしてtransformへ
出力プロセス: transformから取り出して表示

問題6-3: タイムアウト付き待機

最大5秒間タスクを待ち、タイムアウトしたら諦めるワーカーを実装してください。

ヒント

readAsync(pattern, timeout = 5000)を使用
TimeoutError例外をキャッチ
Day 8で詳しく学びます

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