Go言語のgoroutineの数を制御する方法とベストプラクティス！初心者向け解説

Go言語のgoroutineの数を制御する方法とベストプラクティス

先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、goroutineって便利だけど、たくさん作りすぎるとどうなるんですか？」

先生

「goroutineは軽量ですが、無制限に作るとメモリを消費したり、スケジューリングの負荷が増えます。だから数を制御することが大切です。」

生徒

「数を制御する方法はあるんですか？」

先生

「はい、channelやセマフォを使って同時に実行するgoroutineの数を制限する方法があります。それでは順番に見ていきましょう。」

1. goroutineの数を制御する必要性

goroutineは非常に軽量で、数千、数万単位で作成できます。しかし、無制限に作るとCPUやメモリの負荷が高まり、プログラム全体のパフォーマンスが落ちることがあります。
そのため、大量のタスクを並列で処理する場合は、同時に実行するgoroutineの数を制御することがベストプラクティスです。

2. channelでgoroutineの数を制御する例

channelを使うと、同時に実行するgoroutineの数を簡単に制御できます。ここでは、セマフォのように動作するパターンを紹介します。


package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func worker(id int, sem chan struct{}) {
    fmt.Printf("goroutine %d 開始\n", id)
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Printf("goroutine %d 終了\n", id)
    <-sem // セマフォを解放
}

func main() {
    maxGoroutines := 3
    sem := make(chan struct{}, maxGoroutines) // セマフォとして機能

    for i := 1; i <= 10; i++ {
        sem <- struct{}{} // セマフォを取得
        go worker(i, sem)
    }

    // セマフォが空になるまで待機
    for i := 0; i < cap(sem); i++ {
        sem <- struct{}{}
    }
}

この例では、同時に最大3つのgoroutineしか実行されません。semチャンネルを使って、goroutineの数を制御しています。

3. waitgroupで全goroutineの完了を待つ

goroutineの完了を待つには、sync.WaitGroupを使うのが基本です。これにより、全てのgoroutineが終了するまで処理を待機できます。


package main

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

func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    fmt.Printf("goroutine %d 開始\n", id)
    time.Sleep(500 * time.Millisecond)
    fmt.Printf("goroutine %d 終了\n", id)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    maxGoroutines := 2
    sem := make(chan struct{}, maxGoroutines)

    for i := 1; i <= 5; i++ {
        wg.Add(1)
        sem <- struct{}{}
        go func(id int) {
            defer func() { <-sem }()
            worker(id, &wg)
        }(i)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("全てのgoroutineが終了しました")
}

この例では、maxGoroutinesで同時実行数を制御し、WaitGroupで全goroutineの完了を待っています。