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インプレス［コンピュータ・IT］ムック Go言語で学ぶ並行プログラミング 他言語にも適用できる原則とベストプラクティス
インプレス / 2024年12月04日 / 全335ページ
Go言語の並行処理機能なら、直感的で把握しやすい！ 複雑なテーマも多数の図と例でよりわかりやすく段階的に解説。並行処理の原理とベストプラクティスを習得できる。より高速なプログラムが書きたい開発者に最適の書。並行処理を導入することで、多数のアプリケーションのパフォーマンスと応答性を向上させることができます。 ※本書は『Learn Concurrent Programming with Go』の翻訳書です。※本書ではGo言語かC言語系の基礎知識を前提としています。
目次
- サンプルコード･正誤表について
- 推薦の言葉
- 著者紹介
- 目次
- まえがき
- 謝辞
- 本書について
- 第1部 並行プログラミングの基礎
- 第1章 並行プログラミングへの第一歩
- 1.1 並行処理について
- 1.2 並行的な世界とのやり取り
- 1.3 スループットの向上
- 1.4 応答性の向上
- 1.5 Goで並行プログラミング1.5.1 ゴルーチンの概要1.5.2 CSPと基本操作による並行性のモデリング
- 1.5.3 独自の並行処理ツールの構築1.6 性能のスケーリング
- 1.6.1 アムダールの法則
- 1.6.2 グスタフソンの法則
- 第2章 スレッドを扱う2.1 オペレーティングシステムにおけるマルチプロセッシング
- 2.2 プロセスとスレッドによる並行処理の抽象化
- 2.2.1 プロセスによる並行処理
- サンプルコード･正誤表について
- 推薦の言葉
- 著者紹介
- 目次
- まえがき
- 謝辞
- 本書について
- 第1部 並行プログラミングの基礎
- 第1章 並行プログラミングへの第一歩
- 1.1 並行処理について
- 1.2 並行的な世界とのやり取り
- 1.3 スループットの向上
- 1.4 応答性の向上
- 1.5 Goで並行プログラミング1.5.1 ゴルーチンの概要1.5.2 CSPと基本操作による並行性のモデリング
- 1.5.3 独自の並行処理ツールの構築1.6 性能のスケーリング
- 1.6.1 アムダールの法則
- 1.6.2 グスタフソンの法則
- 第2章 スレッドを扱う2.1 オペレーティングシステムにおけるマルチプロセッシング
- 2.2 プロセスとスレッドによる並行処理の抽象化
- 2.2.1 プロセスによる並行処理
- 2.2.2 プロセスの生成
- 2.2.3 一般的なタスクにマルチプロセッシングを使う
- 2.2.4 スレッドでの並行処理
- 2.2.5 マルチスレッドアプリケーションの実際
- 2.2.6 複数のプロセスとスレッドを一緒に使う2.3 ゴルーチンの何が特別なのか2.3.1 ゴルーチンの生成
- 2.3.2 ユーザー空間でのゴルーチンの実装
- 2.3.3 ゴルーチンのスケジューリング
- 2.4 並行性と並列性
- 2.5 練習問題
- 第3章 メモリ共有を使ったスレッド間通信3.1 メモリ共有
- 3.2 メモリ共有の実践3.2.1 ゴルーチン間での変数の共有
- 3.2.2 エスケープ分析
- 3.2.3 複数のゴルーチンからの共有変数の更新
- 3.3 競合状態
- 3.3.1 StingyとSpendy：競合状態を作り出す
- 3.3.2 実行のイールドは競合状態には役立たない
- 3.3.3 適切な同期と通信による競合状態の排除
- 3.3.4 Goの競合検出器
- 3.4 練習問題
- 第4章 ミューテックスを使った同期4.1 ミューテックスによるクリティカルセクションの保護
- 4.1.1 ミューテックスはどのように使うのか
- 4.1.2 ミューテックスと逐次処理
- 4.1.3 ノンブロッキング・ミューテックス・ロック
- 4.2 リーダー・ライター・ミューテックスによる性能向上4.2.1 Goのリーダー・ライター・ミューテックス
- 4.2.2 独自の読み込み優先リーダー・ライター・ミューテックスの構築
- 4.3 練習問題
- 第5章 条件変数とセマフォ5.1 条件変数5.1.1 ミューテックスと条件変数の組み合わせ
- 5.1.2 シグナルを失う
- 5.1.3 ウェイトとブロードキャストによる複数ゴルーチンの同期
- 5.1.4 条件変数を使ったリーダー・ライター・ロックの再検討
- 5.2 カウンティングセマフォ
- 5.2.1 セマフォとは何か
- 5.2.2 セマフォの構築
- 5.2.3 セマフォで通知を失わない
- 5.3 練習問題
- 第6章 ウェイトグループとバリアを使った同期6.1 Go のウェイトグループ6.1.1 ウェイトグループでタスクの完了を待つ
- 6.1.2 セマフォを使ったウェイトグループの作成
- 6.1.3 待機中にウェイトグループのサイズを変更
- 6.1.4 柔軟なウェイトグループの構築
- 6.2 バリア6.2.1 バリアとは何か
- 6.2.2 Go でバリアを実装する
- 6.2.3 バリアを使った並列行列乗算
- 6.3 練習問題
- 第2部 メッセージパッシング
- 第7章 メッセージパッシングを使った通信7.1 メッセージの送受信
- 7.1.1 チャネルでメッセージの送受信
- 7.1.2 チャネルを使ったメッセージのバッファリング
- 7.1.3 チャネルに方向を与える
- 7.1.4 チャネルをクローズする
- 7.1.5 チャネル経由で関数の結果を受け取る
- 7.2 チャネルを実装する7.2.1 セマフォでチャネルを作成する
- 7.2.2 独自のチャネルにSend()メソッドを実装する
- 7.2.3 独自のチャネルにReceive()メソッドを実装する
- 7.3 練習問題
- 第8章 チャネルをセレクト8.1 複数のチャネルを組み合わせる8.1.1 複数チャネルから読み込む
- 8.1.2 ノンブロッキングチャネル操作にselectを使う
- 8.1.3 defaultケースで並行計算を実行する
- 8.1.4 チャネルでのタイムアウト
- 8.1.5 selectでチャネルに書き込む
- 8.1.6 nilチャネルでselectのケースを無効化する
- 8.2 メッセージパッシングとメモリ共有のどちらかの選択8.2.1 コードの簡素性を保つ
- 8.2.2 密結合システムと疎結合システムの設計
- 8.2.3 メモリ消費を最適化する
- 8.2.4 効率的なコミュニケーション
- 8.3 練習問題
- 第9章 チャネルを使ったプログラミング9.1 CSP（communicating sequential processes）
- 9.1.1 不変性で干渉を避ける
- 9.1.2 CSPで並行プログラミング
- 9.2 チャネルで一般的なパターンを再利用
- 9.2.1 quitチャネル
- 9.2.2 チャネルとゴルーチンによるパイプライン化
- 9.2.3 ファンインとファンアウト
- 9.2.4 クローズ時に結果を出力する
- 9.2.5 複数のゴルーチンへブロードキャストする
- 9.2.6 条件成立後にチャネルをクローズする
- 9.2.7 ファーストクラス・オブジェクトとしてチャネルを採用する
- 9.3 練習問題
- 第3部 並行処理のさらなるトピック
- 第10章 並行処理パターン10.1 プログラムを分解する
- 10.1.1 タスク分解10.1.2 データ分解
- 10.1.3 粒度を考える
- 10.2 並行処理の実装パターン10.2.1 ループレベル並列処理
- 10.2.2 フォーク/ジョイン・パターン
- 10.2.3 ワーカープールを使う
- 10.2.4 パイプライン処理
- 10.2.5 パイプライン化の特性
- 10.3 練習問題
- 第11章 デッドロックを回避11.1 デッドロックの特定
- 11.1.1 資源割り当てグラフでデッドロックを可視化
- 11.1.2 台帳におけるデッドロック
- 11.2 デッドロックに対処する
- 11.2.1 デッドロックを検出する
- 11.2.2 デッドロックを回避する
- 11.2.3 デッドロックを防ぐ
- 11.3 チャネルでのデッドロック
- 11.4 練習問題
- 第12章 アトミック、スピンロック、フューテックス12.1 アトミック変数を使ったロックフリーの同期
- 12.1.1 アトミックな数値で変数を共有
- 12.1.2 アトミックを使った場合の性能ペナルティ
- 12.1.3 アトミックの数値を使ってカウントする
- 12.2 スピンロックでミューテックスを実装する
- 12.2.1 比較とスワップ
- 12.2.2 ミューテックスを構築
- 12.3 スピンロックの改良
- 12.3.1 フューテックスによるロック
- 12.3.2 システムコールの削減
- 12.3.3 Goのミューテックス実装
- 12.4 練習問題
- 訳者あとがき
- 索引
- 訳者紹介・レビュアー
- 奥付
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