Javaへの関数的アプローチ

第8章. ストリームによる並列データ処理

この作品はAIを使って翻訳されている。ご意見、ご感想をお待ちしている：[e-mail]

私たちの世界は、圧倒的に同時並行的である。 私たちのプログラミングは、より多くの問題を解決する必要があり、そのためデータ処理もしばしば並列であることが利点となる。

第6章では、関数演算で構築されたデータ処理パイプラインとしてのストリームについて学んだ。 次は並列化だ！

この章では、並行処理と並列処理の重要性、並列Streamsをいつどのように使うか、そしていつ使わないかについて学ぶ。 これまでの2つの章でStreamsを使ったデータ処理について学んだことはすべて、Streamsを並列処理に使う場合にも当てはまる。 そのため、この章では並列Streamsの違いと複雑さに集中する。

並行処理と並列処理

並列性と並行性という用語はしばしば混同されるが、それはこの概念が密接に関連しているからである。プログラミング言語Goの共同設計者の一人であるロブ・パイクは、この用語をうまく定義している：

並行処理とは、一度に多くのことを処理することである。 並列処理とは、一度に多くのことを実行することである。 この2つの考え方は明らかに関連しているが、一方は本質的に構造に関連しており、もう一方は実行に関連している。 並行処理とは、並列処理によって実際に同時に実行できるように、物事を構造化することである。 しかし、並列処理が並行処理の目的ではない。 並行処理の目的は、優れた構造と、並列処理のような実行モードを実装する可能性である。

ロブ・パイク「並行処理は並列処理ではない」（Waza 2012にて

同時実行とは、複数のタスクが重複して実行され、利用可能なリソースを奪い合うという一般的な概念である。 1つのCPUコアがスケジューリングし、適切と思われるタスク間を切り替えることで、それらをインターリーブする。 タスク間の切り替えは比較的簡単で高速である。 この方法では、2つのタスクが文字どおり同時には実行されないが、比喩的には1つのCPUコア上で同時に実行することができる。 ジャグラーが片手（シングルCPUコア）だけで複数のボール（タスク）を使っているようなものだと考えてほしい。 彼らはいつでも1つのボールしか持てない（作業をしている）が、どのボールかは時間とともに変わる（中断して別のタスクに切り替える）。 たった2つのボールでも、ワークロードをジャグリングしなければならないのだ。

一方、並列実行とは、インターリーブされたタスクを管理することではなく、同時に実行することである。 複数のCPUコアが利用可能であれば、タスクは異なるコアで並列実行できる。 曲芸師は今、両手（複数のCPUコア）を使って2つのボールを同時に持っている（同時に作業をしている）。

スレッドスケジューリングが2つの概念でどのように異なるかをより視覚的に表現した図8-1を参照されたい。

図8-1. スレッドの同時実行と並列実行

Javaにおける並行処理と並列処理には、スレッドを使って複数のタスクを処理するという同じ目的がある。 両者の違いは、それを効率的に、簡単に、そして正しく安全に行うという課題にある。

現実世界における並行性と並列性 ...