Javaプログラミングにおいて、並列処理は効率的で応答性の高いアプリケーションを作成するために欠かせない技術です。複数の処理を同時に実行することで、ユーザー体験を向上させるだけでなく、プログラム全体のパフォーマンスを最適化できます。本記事では、初心者向けにJavaでの並列処理の基本から応用までをわかりやすく解説します。
目次
- 並列処理とは？
- Javaでの並列処理を実現する仕組み
- スレッドの作成方法
Threadクラスを使うRunnableインターフェースを使う- ラムダ式を使った簡単な方法
- 実際に並列処理をやってみよう
- スレッドの安全性と同期の基本
- 次のステップ：Javaの高度な並列処理
- まとめ
1. 並列処理とは？
並列処理とは、プログラム内で複数のタスクを同時に実行する仕組みのことです。この技術を利用すると、以下のようなメリットがあります：
- 処理速度の向上：タスクを分割して同時実行することで、全体の処理時間を短縮できます。
- 応答性の向上：バックグラウンドで重い処理を実行している間も、ユーザー操作に即座に応答できます。
- 効率的なリソース活用：マルチコアプロセッサを有効に活用することで、システムのパフォーマンスを最大化できます。
例えば、データを読み込む処理とデータを加工する処理を同時に行うことで、全体の処理を高速化できます。
2. Javaでの並列処理を実現する仕組み
Javaでは、並列処理を実現するために「スレッド（Thread）」を使用します。
スレッドとは？
スレッドは、プログラム内で独立して動作する最小の処理単位です。1つのプログラム（プロセス）の中で複数のスレッドを動かすことで、並列処理が可能になります。
Javaには以下のスレッド管理方法があります：
Threadクラス：スレッドを直接操作するクラス。Runnableインターフェース：実行するタスクを定義するためのインターフェース。- スレッドプール（
Executorフレームワーク）：効率的にスレッドを管理する仕組み。
3. スレッドの作成方法
(1) Threadクラスを使う
Threadクラスを継承してスレッドを作成します。
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public class MyThread extends Thread {<br> @Override<br> public void run() {<br> System.out.println("スレッドが実行されています: " + Thread.currentThread().getName());<br> }<br><br> public static void main(String[] args) {<br> MyThread thread = new MyThread();<br> thread.start(); // スレッドの開始<br> }<br>}<br> |
(2) Runnableインターフェースを使う
Runnableインターフェースを実装してスレッドを作成します。
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public class MyRunnable implements Runnable {<br> @Override<br> public void run() {<br> System.out.println("Runnableスレッドが実行されています: " + Thread.currentThread().getName());<br> }<br><br> public static void main(String[] args) {<br> Thread thread = new Thread(new MyRunnable());<br> thread.start(); // スレッドの開始<br> }<br>}<br> |
(3) ラムダ式を使った簡単な方法
Java 8以降、ラムダ式を使うとスレッド作成が簡単になります。
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public class LambdaThreadExample {<br> public static void main(String[] args) {<br> Thread thread = new Thread(() -> {<br> System.out.println("ラムダ式スレッドが実行されています: " + Thread.currentThread().getName());<br> });<br> thread.start();<br> }<br>}<br> |
4. 実際に並列処理をやってみよう
以下の例では、2つのスレッドを並行して実行します。
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public class MultiThreadExample {<br> public static void main(String[] args) {<br> Thread task1 = new Thread(() -> {<br> for (int i = 1; i <= 5; i++) {<br> System.out.println("タスク1: " + i);<br> }<br> });<br><br> Thread task2 = new Thread(() -> {<br> for (int i = 1; i <= 5; i++) {<br> System.out.println("タスク2: " + i);<br> }<br> });<br><br> task1.start();<br> task2.start();<br> }<br>}<br> |
出力結果（例）：
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タスク1: 1<br>タスク2: 1<br>タスク1: 2<br>タスク2: 2<br>...<br> |
出力順序はスレッドの実行タイミングに依存するため、毎回異なる可能性があります。
5. スレッドの安全性と同期の基本
複数のスレッドが同じリソースにアクセスすると競合が発生する可能性があります。これを防ぐためには、以下の方法を使います：
synchronizedを使った同期
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public class SynchronizedExample {<br> private int count = 0;<br><br> public synchronized void increment() {<br> count++;<br> }<br><br> public int getCount() {<br> return count;<br> }<br><br> public static void main(String[] args) {<br> SynchronizedExample example = new SynchronizedExample();<br><br> Thread thread1 = new Thread(() -> {<br> for (int i = 0; i < 1000; i++) {<br> example.increment();<br> }<br> });<br><br> Thread thread2 = new Thread(() -> {<br> for (int i = 0; i < 1000; i++) {<br> example.increment();<br> }<br> });<br><br> thread1.start();<br> thread2.start();<br><br> try {<br> thread1.join();<br> thread2.join();<br> } catch (InterruptedException e) {<br> e.printStackTrace();<br> }<br><br> System.out.println("最終カウント: " + example.getCount());<br> }<br>}<br> |
ポイント：
synchronizedを使用することで、複数のスレッドが同時に同じリソースにアクセスするのを防げます。
6. 次のステップ：Javaの高度な並列処理
基本的なスレッドの使い方を学んだら、以下の技術にも挑戦してみましょう：
- スレッドプール（
ExecutorService）：- 大量のスレッドを効率的に管理する方法。
- 非同期処理（
CompletableFuture）：- より高度な非同期タスクの実装。
- 並列ストリーム（
Parallel Streams）：- Java 8で追加されたストリームAPIを使った簡単な並列処理。
7. まとめ
Javaでの並列処理は、効率的で応答性の高いプログラムを作るための重要な技術です。本記事では、スレッドの基本的な使い方から実践例、同期の方法までを解説しました。まずは簡単なスレッドを使った例から始めて、徐々に高度な並列処理にも挑戦していきましょう！
さらに学びたい方には：
- 「絶対にJavaプログラマーになりたい人へ。」で基本から応用までを学べます。
- 「サイゼントアカデミー」で実践的なスキルを磨きましょう。
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