Javaのスレッドと並列処理 – 効率的な並行処理の実現

avaでは、スレッドと並列処理の機能が標準ライブラリで提供されています。適切に使用することで、アプリケーションのパフォーマンスを大幅に向上させることができます。本記事では、Javaでのスレッドと並列処理の基本的な使い方を、コード例を交えて解説します。

スレッド(Thread)の作成と実行

Javaでは、Threadクラスを使ってスレッドを作成・実行します。Runnableインターフェースを実装したクラスをスレッドに割り当てる方法と、Threadクラスを継承する方法の2通りがあります。

Runnableインターフェースを実装する方法

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 実行したい処理
    }
}

// スレッドの作成と実行
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();

Threadクラスを継承する方法

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 実行したい処理
    }
}

// スレッドの作成と実行
Thread thread = new MyThread();
thread.start();

並列処理(Parallelism)

Javaの並列処理は、ExecutorServiceインターフェースを使って実現します。ExecutorServiceは、タスクの実行とスレッド管理を行うユーティリティクラスです。

// ExecutorServiceの作成
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); // スレッド数を4に設定

// タスクの実行
executor.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // 実行したい処理
    }
});

// すべてのタスクが終了するまで待機してExecutorServiceをシャットダウン
executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
    // シャットダウンが完了するまで待機
}

ForkJoinPool

Java 7から導入されたForkJoinPoolは、分割統治法(Divide and Conquer)を使った並列処理を実現するための仕組みです。大きな問題を小さな問題に分割し、スレッドプールで並列に処理を行います。

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(4); // スレッド数を4に設定

// ForkJoinTaskを継承したタスクの実行
Integer result = pool.invoke(new RecursiveTask<Integer>() {
    // 処理の実装
});

スレッドと並列処理は、Javaアプリケーションのパフォーマンス向上に有効です。しかし、デッドロックやレースコンディションなどの問題にも注意が必要です。適切な設計と実装を行い、十分なテストを実施することが重要です。