• やりたいこと
• Goroutine を使う
• Goroutine + Channel を使う
• Goroutine + WaitGroup を使う
• まとめ

この記事はGo7 Advent Calendar 2019５日目の記事です。

やりたいこと

下記のように直列で動作し実行時間の長いGoのプログラムを、並行処理に変えて処理を効率化させます。

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		time.Sleep(2 * time.Second) // 長い処理
		fmt.Println("End:", i)
	}
}

上述のプログラムを実行した場合、実行時間は約3分30秒となります。

$ go run original.go
End: 0
End: 1
End: 2
...(snip)...
End: 97
End: 98
End: 99

これを並行に行うことで劇的な改善を目指します。

Goroutine を使う

Goの並行処理といえば Goroutine。こいつを使うには処理を関数化して go というキーワードを付けるだけです。

下記のように変更します。

// original2.go
package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		go func(i int) {
			time.Sleep(2 * time.Second) // 長い処理
			fmt.Println("End:", i)
		}(i)
	}
}

実行してみましょう。

$ go run original2.go

しかし、何も出力されません！　どうしてでしょうか？

Goroutine + Channel を使う

考えてみるとそれはそうで、Goroutine と呼ばれる軽量スレッドに処理を切り分けたものの、その処理の実行中にプログラム自体が終了してしまったからです。Goroutine の処理が完了するまで何らかの仕組みで「待つ」必要があります。

ここで使えるのが Channel です。Channel はデータの送受信ができるパイプのようなもので、主に Goroutine とのデータのやり取りで使われます。

Channel を使って Goroutine からのデータを受信するようにコードを書き換えてみましょう。

// channel.go
package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	ch := make(chan int)

	for i := 0; i < 100; i++ {
		go func(i int) {
			time.Sleep(2 * time.Second) // 長い処理
			ch <- i
		}(i)
	}

	for i := 0; i < 100; i++ {
		fmt.Println("End:", <-ch)
	}
}

• int 型の Channel を make する
• ループ内の Goroutine の中で↑で作成した Channel に値、i を送信
• 2回目のループ内で Channel の値を受信して、Printする

実行すると下記の通り、Goroutine から受信される値の順番はバラバラで出力されました。

$ go run channel.go
End: 95
End: 98
End: 5
...snip...
End: 55
End: 30
End: 99

実行時間も2.6秒程で完了しました。最初の3分30秒という実行時間に比べて劇的な改善と言えるでしょう。

Goroutine + WaitGroup を使う

しかし Channel を使うよりももっと良い書き方があるんです！ それが sync.WaitGroup です。

sync.WaitGroup は複数の Goroutine の実行を待ってくれます。今回のプログラムの場合、下記のように書くことができます。

// waitgroup.go
package main

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

func main() {
	var wg sync.WaitGroup

	for i := 0; i < 100; i++ {
		wg.Add(1)
		go func(i int) {
			time.Sleep(2 * time.Second) // 長い処理
			fmt.Println("End:", i)
			wg.Done()
		}(i)
	}

	wg.Wait()
}

• sync.WaitGroup を宣言
• ループ内の Goroutine の処理の手前で Add(1) してグループをインクリメントする
• Goroutine 内の最後で Done() して Goroutine の処理が終わったことを WaitGroup に教えてあげる
• ループ終了後に、Wait() して sync.WaitGroup の Done を待つ

実行すると下記の出力を得ることができます。

$ go run waitgroup.go
End: 86
End: 5
End: 16
...(snip)...
End: 66
End: 85
End: 70

実行時間は2.2秒程で完了しました。Channel を使った場合よりも速く処理が完了したのは、Channel を使ったデータの送受信のオーバーヘッドを削れたことが大きいと考えられます。

まとめ

複数の Goroutine を取り扱う場合、sync.WaitGroup を使って制御（Add, Done, Wait）すると良い。