はじめに

Go言語の特徴の一つに「並行処理の簡潔さ」が挙げられます。本記事では、Goの並行処理について基礎から学び、実際に役立つサンプルコードを解説していきます。

並行処理とは？

並行処理（Concurrency）は、複数のタスクを同時に進行させる技術です。Goでは、goroutine と呼ばれる軽量スレッドを用いて並行処理を実現します。

例えば、以下のようなシナリオがあるとします：

Webサーバーが同時に複数のクライアントリクエストを処理する。
大量のデータを並行して処理して、高速化を図る。

こうした処理を簡潔に実現できるのが、Goのgoroutineとチャネル（channel）です。

基本：goroutineの使い方

Goでgoroutineを使うのは非常に簡単です。goキーワードを使うだけで関数を並行実行できます。

コード例

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func sayHello() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		fmt.Println("Hello, World!")
		time.Sleep(500 * time.Millisecond)
	}
}

func main() {
	go sayHello() // goroutineで実行
	for i := 0; i < 5; i++ {
		fmt.Println("Main Function")
		time.Sleep(300 * time.Millisecond)
	}
}

この例では、sayHello関数がgoroutineとして並行実行され、メイン関数の処理と同時に動作します。

実践：チャネル（channel）の活用

goroutine間でデータをやり取りするには、チャネル（channel）が便利です。

チャネルの基礎

チャネルはデータを送受信するための仕組みで、make(chan 型)で生成します。

package main

import "fmt"

func sendData(ch chan int) {
	for i := 1; i <= 5; i++ {
		ch <- i // データを送信
	}
	close(ch) // チャネルを閉じる
}

func main() {
	ch := make(chan int) // チャネルを作成
	go sendData(ch)      // goroutineでデータを送信

	for data := range ch { // チャネルからデータを受信
		fmt.Println(data)
	}
}

このコードでは、sendData関数がチャネルを通じてデータを送信し、main関数がそれを受け取ります。

よくある課題と解決策

1. デッドロック（Deadlock）

チャネルを正しく管理しないと、デッドロックが発生することがあります。デッドロックは、goroutineが互いに待機し続ける状態です。

解決策

チャネルを必ず閉じる。
バッファ付きチャネルを利用する。

ch := make(chan int, 2) // バッファサイズを指定
ch <- 1
ch <- 2
fmt.Println(<-ch) // 1
fmt.Println(<-ch) // 2

応用：ワーカー（Worker）パターン

並行処理で効率よくタスクを処理するには、ワーカーパターンが有用です。以下にタスクをワーカーに分散させる例を示します。

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
	for job := range jobs {
		fmt.Printf("Worker %d started job %d\n", id, job)
		time.Sleep(time.Second) // ジョブ処理に1秒
		fmt.Printf("Worker %d finished job %d\n", id, job)
		results <- job * 2
	}
}

func main() {
	const numJobs = 5
	jobs := make(chan int, numJobs)
	results := make(chan int, numJobs)

	// ワーカーを3つ作成
	for w := 1; w <= 3; w++ {
		go worker(w, jobs, results)
	}

	// ジョブを送信
	for j := 1; j <= numJobs; j++ {
		jobs <- j
	}
	close(jobs)

	// 結果を受信
	for a := 1; a <= numJobs; a++ {
		fmt.Println("Result:", <-results)
	}
}

まとめ

Go言語の並行処理は、goroutineとchannelを用いることで、簡潔かつ強力に実現できます。本記事で紹介した基礎を押さえることで、実用的な並行処理プログラムを構築できるようになります。