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⚔️スレッドと非同期処理の違いを理解する

🟢 はじめに

Pythonでは「複数の処理を並行して進める」ための手段として、

  • threading を使った スレッド処理

  • asyncio を使った 非同期処理（async/await）
    の2つが存在する。

このノートでは、「どちらも並行して処理できるのに、何が違うのか？ どちらをいつ使うべきか？」という点を直感的かつ具体的に整理する。

🧵threading：物理的に“分身”して動くイメージ

✅ 特徴

  • スレッドごとに実行の流れ（スタック）を持つ。

  • 複数のスレッドが同時に本当に動いているように見える。

  • CPUバウンド／IOバウンド問わず使えるが、GILの影響でCPUバウンドには弱い（後述）。

🧠たとえ：何人もの作業員を雇う

  • シェフが何人もいて、同時に異なる作業を進められる。

  • ただし、厨房が狭い（GIL）ので、本当に同時には動けない瞬間もある。

⏳asyncio：1人が効率よく“切り替えながら”動くイメージ

✅ 特徴

  • 実際には1つのスレッドで処理をしており、待ち時間（I/Oなど）をうまく活用して切り替えて動いている。

  • 処理の中に await を入れることで、「ここは他の処理に切り替えてOK」という中断点を明示する。

  • IOバウンド処理に特化。CPUバウンドな重い処理には向いていない。

🧠たとえ：1人のマルチタスク職人

  • シェフは1人だけだが、

    • オーブンで焼き始めたらすぐ冷蔵庫の準備に移り、

    • そのあと注文票を読みつつ、次の工程へ。

  • 待っている時間に別の作業を差し込むことで、1人でも効率がよい。

🆚 スレッド vs 非同期処理：比較表

比較項目 threading（スレッド） asyncio（非同期）
並行の仕組み 分身（複数スレッド） 1人で切り替え（イベントループ）
並行実行できるか？ ✅ 実際に複数スレッドで動く ✅ ただし「同時」ではなく「切り替え」
I/O待ちへの強さ ✅ 強い ✅ 非常に強い（本領発揮）
重たい計算処理 ❌ GILの制限により真の並列にならない（複数プロセスが必要） ❌ 1スレッドなので向いていない
コードの書きやすさ シンプルだが同期・排他制御が必要 慣れが必要だが設計が綺麗（状態管理しやすい）
UIとの親和性 △ GUIで使うときは注意が必要（メインスレッド制御） ❌ GUIとは直接相性が良くない
適している場面 マルチスレッドで定期実行・UI処理・並列クローリングなど 非同期HTTP、ファイルI/O、リアクティブWebなど

🧠GILとは？

Python（CPython）には「GIL（Global Interpreter Lock）」があり、

  • 同時に複数スレッドが純粋なPythonコードを実行できないという制限がある。

  • つまり threading では、スレッドが複数あっても、CPUバウンド処理（計算など）は順番にしか実行されない。

C言語などのネイティブコードやI/O操作中はGILを解放するため、threading でもI/Oバウンド処理には効果がある。

🧪例で理解する

🔁 スレッドで複数の処理を同時に走らせる

import threading
import time

def task(name):
    time.sleep(1)
    print(f"{name} 終了")

for i in range(3):
    threading.Thread(target=task, args=(f"タスク{i}",)).start()

→ 同時に3つの処理が並行で進む。

🌀 非同期で並行に処理する

import asyncio

async def task(name):
    await asyncio.sleep(1)
    print(f"{name} 終了")

async def main():
    await asyncio.gather(
        task("タスク0"),
        task("タスク1"),
        task("タスク2")
    )

asyncio.run(main())

→ 実行中に await があることで、他のタスクに切り替わりながら進む。

🎯使い分けの判断ポイント

状況 おすすめ手段 理由
HTTPアクセスを多数同時にしたい asyncio 非同期にリクエストし、待ち時間を有効活用できる
GUIアプリで定期処理をバックグラウンド実行したい threading 非同期だとUIが止まる。別スレッドで動かすのが王道
CPUを食う重たい処理を複数並行で実行したい multiprocessing スレッドも非同期もGILの影響を受ける。別プロセスに分けるべき

📝まとめ

  • **スレッド（threading）**は「分身して動く」感覚。複雑な排他制御は必要だが、並列処理が可能。

  • **非同期（asyncio）**は「1人の職人が効率よく切り替える」スタイル。設計が綺麗で、I/Oに最適。

  • 両者は見た目が似ていても、中身の動作は全く違う。

  • GILの存在を意識して、「どんな処理を並行させたいのか？」で選ぶのがカギ。

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