Go言語のパフォーマンス最適化！goroutine・channel設計のポイント

先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、Goのgoroutineをたくさん使うと速くなるって聞きました。でも、何か注意点はありますか？」

先生

「良い質問です。goroutineは軽量で便利ですが、無制限に作るとメモリを消費したり、処理が競合して逆に遅くなることがあります。そこで、設計と最適化が重要になります。」

生徒

「具体的にはどうやって最適化するんですか？」

先生

「goroutineの数を制御する、channelの設計を工夫する、Worker Poolを使うなどの方法があります。それぞれ順番に解説しましょう。」

1. goroutineの数を適切に制御する

goroutineは非常に軽量ですが、無制限に生成するとメモリやCPUの負荷が高まり、逆にパフォーマンスが落ちることがあります。一般的にはCPUコア数に応じてgoroutineの数を調整するか、Worker Poolを活用するのが効果的です。

Goではruntime.NumCPU()を使うと、CPUコア数を取得できます。これに応じてWorkerの数を決めることで、効率的に並行処理を行えます。

2. channel設計のポイント

channelはgoroutine間でデータやエラーをやり取りする仕組みです。channelの使い方次第でパフォーマンスが大きく変わります。

バッファ付きchannelを使うと、送信側がすぐにブロックされずに処理を続けられる
複数の受信者がいる場合はfan-out/fan-inパターンを活用する
channelの閉じ忘れや複数閉鎖を避ける

3. Worker Poolの活用

Worker Poolは、goroutineの数を固定し、タスクを順番に処理するパターンです。これにより、goroutineの爆発的増加を防ぎ、メモリ使用量を一定に保ちながら高い並行処理性能を得られます。


package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    for j := range jobs {
        results <- j * 2
    }
}

func main() {
    const numWorkers = 3
    jobs := make(chan int, 5)
    results := make(chan int, 5)
    var wg sync.WaitGroup

    for w := 1; w <= numWorkers; w++ {
        wg.Add(1)
        go worker(w, jobs, results, &wg)
    }

    for j := 1; j <= 5; j++ {
        jobs <- j
    }
    close(jobs)

    wg.Wait()
    close(results)

    for res := range results {
        fmt.Println("結果:", res)
    }
}

この例では、3つのWorkerがjobs channelからタスクを受け取り、results channelに結果を送ります。Worker Poolによりgoroutineの数を制御し、効率的に処理できます。