マルチスレッドの基本原則

Java におけるコードの最適化

Pavlos Kosmetatos

Lead Engineer @Wealthyhood

逐次実行と並列実行

逐次処理 -> 操作が1つずつ順番に実行される
並列処理 -> 複数の操作が同時に実行される

どうやって？

最近の CPU には複数のコアがある
スレッド：プログラム実行の最小単位
マルチスレッドはこれらのコアに処理を分散する

シングルスレッドは、車が一列に並んで走る一車線の道路のようなものです。マルチスレッドは、複数の車線があり、車が同時に走れる道路のようなものです！

スレッドの使用

Thread クラスを使うと新しい実行パスを作成できる
各 Thread は独立して実行できる

Runnable task = () -> {
    System.out.println("Processing on thread: " + 
                       Thread.currentThread().getName());
};

Thread thread = new Thread(task);
thread.start();

Processing on thread: Thread-0

複数スレッドの操作

List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    Thread thread = new Thread(() -> System.out.println("Processing data on Thread-" + i));
    threads.add(thread);
    thread.start();
}

for (Thread t : threads) {
    t.join(); // Waits for all threads to complete
}

// Processing data on Thread-0
// Processing data on Thread-2
// Processing data on Thread-1
// Processing data on Thread-3

並列ストリーム

ストリーム - Java 8 以降の並列処理を簡素化する機能
スレッドの作成と管理を自動で処理する
作成方法は2通り：
- collection.parallelStream()
- Stream.of(...).parallel()

並列ストリームの例

// Sequential processing
List<Integer> result1 = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < numbers.size(); i++) {
    result1.add(numbers.get(i) * 2);
}

// Sequential processing with stream
List<Integer> result2 = numbers.stream()
    .map(n -> n * 2)
    .collect(Collectors.toList());


// Parallel processing with parallel stream
List<Integer> result3 = numbers.parallelStream()
    .map(n -> n * 2)
    .collect(Collectors.toList());

並列処理を使うタイミング

CPU 負荷の高い操作
独立したデータ処理
大規模なデータコレクション
使用可能な CPU コアが2つ以上
並列化のオーバーヘッドが見合わない場合：
- 小規模なデータセット
- 単純な操作

まとめ

並列実行パスを作成する Thread クラス
コレクション処理を簡素化する並列ストリーム
メリットは次の要素に左右される：
- ワークロードの種類
- データサイズ
- 使用可能なコア数

練習しましょう！

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