Goの並行処理を凝縮する

概要

このミニブックは Goの並行処理 に関する主要トピックの概要を解説 各トピックごとに インタラクティブな例 を用意 初心者向けではなく、 復習用・リファレンス として設計 Goroutines、Channels、Select、Pipelines など幅広く網羅 AI未使用の 純粋な技術解説 を特徴とする

Go並行処理ミニブック 概要

• Go言語 における並行処理の重要トピックを簡潔に整理

  • Goroutines
  • Channels
  • Select
  • Pipelines
  • 時間管理（Time）
  • Context
  • Wait groups
  • データ競合・Race conditions
  • Mutexes
  • Semaphores
  • シグナリング
  • Run once
  • オブジェクトプール
  • Atomics
  • Testing
  • Scheduling
  • Diagnostics
  • 総括（Final thoughts）

• 各トピックは 実用的なサンプルコード 付き、自由に編集・実行可能

• Goの並行処理復習 用、初学者向けの詳細な入門書ではない

• より基礎から学びたい場合は「Gist of Go: Concurrency」参照推奨

• PDF版 も用意、静的なサンプル例を収録

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Goroutines

• Goの並行処理の基盤 はgoroutine（goキーワードで開始する関数）
• goroutineは 軽量スレッド、OSスレッドより遥かに多く作成可能
• 各goroutineは 独立して動作、main関数もgoroutineとして暗黙的に開始
• mainが終了すると、他のgoroutineも 強制終了
• sync.WaitGroup で複数goroutineの終了待ち
  • Add(n)でカウンタ加算
  • Done()でカウンタ減算
  • Wait()でカウンタ0までブロック
• WaitGroup.Go で自動的にカウンタ管理・goroutine実行

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Channels

• goroutine間で値をやり取りする チャネル
  • 送り側（ch <- val）と受け側（<-ch）で 同期的通信
  • 送信側は受信側が値を受け取るまでブロック
• 出力チャネル のパターン
  • 関数内部でgoroutineを立ち上げ、チャネルを返すことで値を逐次送信
• チャネルのクローズ
  • close()で全データ送信完了を通知
  • 受信側は「値, ok」形式で状態判定
  • クローズ済みチャネルへの再クローズ・書き込みはpanic
  • 必要な場合以外はclose不要、未使用ならGCで自動解放
• チャネルのrange
  • rangeで自動的に値を取得し、クローズでループ終了
• 方向指定チャネル
  • chan（双方向）、chan<-（送信専用）、<-chan（受信専用）
  • 関数引数で方向を明示し事故防止
• バッファ付きチャネル
  • FIFOキューとして利用、バッファが空なら送信ブロック・値があれば受信即時
  • len()/cap()でサイズ・格納数確認可能
  • クローズ後はバッファ消費後にゼロ値・false返却
• nilチャネル
  • 初期値はnil、読み書きは永久ブロック
  • クローズはpanic

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Select

• select文 はチャネル専用のswitch
  • 複数caseの中でブロックしないものを実行
  • 複数準備完了ならランダム選択
  • 全ブロック時にdefaultあれば実行、なければ待機
• パイプライン合流（merge） や キャンセル、 ノンブロッキング送信 で活用
  • 例：merge関数で複数チャネル統合
  • 例：cancelチャネルでgoroutineの早期終了
  • 例：default使用でチャネルビジー時のエラー返却

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Pipelines

• パイプライン は各処理段階がチャネルで接続される一連の処理系
  • Reader：データ入力
  • Processor：加工・変換・集計
  • Writer：出力
• 各段階は チャネルでデータ受け渡し
• 完了通知チャネル（done channel） で処理終了を他goroutineへ通知
• キャンセルチャネル（cancel channel） で早期停止
• エラー処理 は3パターン
  • エラー発生時に即return
  • 結果型Resultで値とエラーをまとめて返す
  • エラーチャネルで分離して収集

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時間管理（Time）

• timeパッケージ は並行処理でのタイムアウト・遅延制御に便利
• time.After() で指定時間後に値を受け取れるチャネルを取得
• withTimeout関数 で処理のタイムアウト実装が容易

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この他にも Context、Wait groups、Mutexes、Semaphores、Signaling など、Goの並行処理に不可欠な要素を多数網羅。 各トピックの詳細やサンプルコードは、実際のGoプログラムでそのまま応用可能。