# Java 17での並列処理の最新アプローチ（ForkJoinPool など）

## 目次
1. 序論
2. Java 17における並列処理の背景
3. ForkJoinPoolの詳細
   1. ForkJoinPoolの基本概念
   2. Work-Stealingアルゴリズム
   3. 具体的な使用例
4. CompletableFutureの利用
   1. CompletableFutureの基本
   2. 非同期プログラミングへの応用
   3. 実装例
5. Virtual Threadsの導入
   1. プロジェクトLoomとその影響
   2. Virtual Threadsの概要と利点
6. Reactive Streamsを利用した並列処理
   1. Reactive Streamsとは
   2. Flow APIの活用
7. まとめ

## 1. 序論
Java 17は、最新の並列処理の手法を多く取り入れており、特にForkJoinPool、CompletableFuture、そしてReactive Streamsといった技術により、高パフォーマンスな並列処理が実現可能です。本記事では、これらの技術を深掘りし、Java 17での効果的な並列プログラミング手法を紹介します。

## 2. Java 17における並列処理の背景
Javaの並列処理は、古くからスレッドを用いた手法が主流でしたが、ハードウェアのマルチコア化の進展に伴い、より高度で効率的な並列処理が求められるようになりました。Java 17では、これまでの並列処理技法を進化させ、より簡潔かつ効率的に並列処理を実現するための機能が豊富に提供されています。

## 3. ForkJoinPoolの詳細

### 3-1. ForkJoinPoolの基本概念
ForkJoinPoolは、特に再帰的なタスクにおいて効果を発揮するフレームワークで、タスクを細かい単位に分割し、それぞれを並列に処理します。

![img](/mosaic-code.jpg)

### 3-2. Work-Stealingアルゴリズム
ForkJoinPoolは、スレッドがアイドル状態にならないように、未処理のタスクから作業を盗むWork-Stealingアルゴリズムを採用しています。これにより、スループットの最適化が図られます。

### 3-3. 具体的な使用例
上記のコード例は、ForkJoinPoolを使って配列の合計を計算しています。タスクを細分化し、各スレッドが効率的に作業を分担することで、迅速な結果の導出が可能です。

## 4. CompletableFutureの利用

### 4-1. CompletableFutureの基本
Java 8で導入されたCompletableFutureは、非同期タスクの実行と完了を表現できるAPIです。タスクの完了を待たずに次の処理を記述できるため、応答性の高い非同期プログラムを作成できます。

![img](/mosaic-code.jpg)

### 4-2. 非同期プログラミングへの応用
非同期処理の組み合わせやエラーハンドリングも簡易に行えるようになっており、シンプルかつ直感的なコード記述が可能です。

### 4-3. 実装例
上記の例では、非同期で"Hello"を供給し、その結果をもとに" World"を付加して出力しています。次のステップに結果を引き渡すチェイン構造が特徴です。

## 5. Virtual Threadsの導入

### 5-1. プロジェクトLoomとその影響
プロジェクトLoomは、軽量なスレッドモデルをJavaに導入する試みで、Virtual Threadsはその利点を活かした軽量コンテキストスイッチングを可能にします。

### 5-2. Virtual Threadsの概要と利点
Virtual Threadsは、従来のJavaスレッドよりも少ないリソースで大量のスレッドを扱うことができ、リアクティブプログラミングにおけるボトルネックを大幅に削減します。

## 6. Reactive Streamsを利用した並列処理

### 6-1. Reactive Streamsとは
Reactive Streamsは、非同期ストリーム処理を統一的に扱うための仕様で、データフローを制御するBackpressureを備えています。

### 6-2. Flow APIの活用
Java 9で導入されたFlow APIは、Reactive Streams仕様を実現しています。限られたリソースで効率的に並列処理を行うため、一貫したリアクティブモデルを活用できます。

![img](/mosaic-code.jpg)

## 7. まとめ
Java 17では、従来技術の進化と新技術の導入によって、並列処理がより高度かつ直感的になっています。ForkJoinPoolやCompletableFuture、Virtual Threads、Reactive Streamsなどのツールを上手く活用することで、効率的かつ信頼性の高いシステム開発が可能になります。 [cv:issue_marketplace_engineer]

# Java 17での並列処理の最新アプローチ（ForkJoinPool など）

## 目次
1. 序論
2. Java 17における並列処理の背景
3. ForkJoinPoolの詳細
   1. ForkJoinPoolの基本概念
   2. Work-Stealingアルゴリズム
   3. 具体的な使用例
4. CompletableFutureの利用
   1. CompletableFutureの基本
   2. 非同期プログラミングへの応用
   3. 実装例
5. Virtual Threadsの導入
   1. プロジェクトLoomとその影響
   2. Virtual Threadsの概要と利点
6. Reactive Streamsを利用した並列処理
   1. Reactive Streamsとは
   2. Flow APIの活用
7. まとめ

## 1. 序論
Java 17は、最新の並列処理の手法を多く取り入れており、特にForkJoinPool、CompletableFuture、そしてReactive Streamsといった技術により、高パフォーマンスな並列処理が実現可能です。本記事では、これらの技術を深掘りし、Java 17での効果的な並列プログラミング手法を紹介します。

## 2. Java 17における並列処理の背景
Javaの並列処理は、古くからスレッドを用いた手法が主流でしたが、ハードウェアのマルチコア化の進展に伴い、より高度で効率的な並列処理が求められるようになりました。Java 17では、これまでの並列処理技法を進化させ、より簡潔かつ効率的に並列処理を実現するための機能が豊富に提供されています。

## 3. ForkJoinPoolの詳細

### 3-1. ForkJoinPoolの基本概念
ForkJoinPoolは、特に再帰的なタスクにおいて効果を発揮するフレームワークで、タスクを細かい単位に分割し、それぞれを並列に処理します。

```java
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class ForkJoinExample extends RecursiveTask<Long> {
    private final long threshold = 10_000;
    private final long[] numbers;
    private final int start;
    private final int end;

    public ForkJoinExample(long[] numbers, int start, int end) {
        this.numbers = numbers;
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    @Override
    protected Long compute() {
        if ((end - start) <= threshold) {
            long sum = 0;
            for (int i = start; i < end; i++) {
                sum += numbers[i];
            }
            return sum;
        } else {
            int mid = (start + end) / 2;
            ForkJoinExample leftTask = new ForkJoinExample(numbers, start, mid);
            ForkJoinExample rightTask = new ForkJoinExample(numbers, mid, end);

            leftTask.fork();
            long rightResult = rightTask.compute();
            long leftResult = leftTask.join();

            return leftResult + rightResult;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        long[] numbers = new long[20_000];
        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinExample task = new ForkJoinExample(numbers, 0, numbers.length);
        long result = pool.invoke(task);
        System.out.println(result);
    }
}
```

### 3-2. Work-Stealingアルゴリズム
ForkJoinPoolは、スレッドがアイドル状態にならないように、未処理のタスクから作業を盗むWork-Stealingアルゴリズムを採用しています。これにより、スループットの最適化が図られます。

### 3-3. 具体的な使用例
上記のコード例は、ForkJoinPoolを使って配列の合計を計算しています。タスクを細分化し、各スレッドが効率的に作業を分担することで、迅速な結果の導出が可能です。

## 4. CompletableFutureの利用

### 4-1. CompletableFutureの基本
Java 8で導入されたCompletableFutureは、非同期タスクの実行と完了を表現できるAPIです。タスクの完了を待たずに次の処理を記述できるため、応答性の高い非同期プログラムを作成できます。

```java
import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureExample {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
                         .thenApply(value -> value + " World")
                         .thenAccept(System.out::println);
    }
}
```

### 4-2. 非同期プログラミングへの応用
非同期処理の組み合わせやエラーハンドリングも簡易に行えるようになっており、シンプルかつ直感的なコード記述が可能です。

### 4-3. 実装例
上記の例では、非同期で"Hello"を供給し、その結果をもとに" World"を付加して出力しています。次のステップに結果を引き渡すチェイン構造が特徴です。

## 5. Virtual Threadsの導入

### 5-1. プロジェクトLoomとその影響
プロジェクトLoomは、軽量なスレッドモデルをJavaに導入する試みで、Virtual Threadsはその利点を活かした軽量コンテキストスイッチングを可能にします。

### 5-2. Virtual Threadsの概要と利点
Virtual Threadsは、従来のJavaスレッドよりも少ないリソースで大量のスレッドを扱うことができ、リアクティブプログラミングにおけるボトルネックを大幅に削減します。

## 6. Reactive Streamsを利用した並列処理

### 6-1. Reactive Streamsとは
Reactive Streamsは、非同期ストリーム処理を統一的に扱うための仕様で、データフローを制御するBackpressureを備えています。

### 6-2. Flow APIの活用
Java 9で導入されたFlow APIは、Reactive Streams仕様を実現しています。限られたリソースで効率的に並列処理を行うため、一貫したリアクティブモデルを活用できます。

```java
import java.util.concurrent.Flow;
import java.util.concurrent.SubmissionPublisher;

public class FlowExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SubmissionPublisher<Integer> publisher = new SubmissionPublisher<>();
        publisher.subscribe(new Flow.Subscriber<>() {
            private Flow.Subscription subscription;

            @Override
            public void onSubscribe(Flow.Subscription subscription) {
                this.subscription = subscription;
                subscription.request(1);
            }

            @Override
            public void onNext(Integer item) {
                System.out.println("Received: " + item);
                subscription.request(1);
            }

            @Override
            public void onError(Throwable throwable) {
                System.err.println("Error: " + throwable);
            }

            @Override
            public void onComplete() {
                System.out.println("Complete");
            }
        });

        publisher.submit(1);
        publisher.close();
        Thread.sleep(100); // 確実な完了を待つ
    }
}
```

## 7. まとめ
Java 17では、従来技術の進化と新技術の導入によって、並列処理がより高度かつ直感的になっています。ForkJoinPoolやCompletableFuture、Virtual Threads、Reactive Streamsなどのツールを上手く活用することで、効率的かつ信頼性の高いシステム開発が可能になります。 

Java 17での並列処理の最新アプローチ（ForkJoinPool など）

目次

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