コルーチンとは？意味をわかりやすく簡単に解説

コルーチンとは

コルーチンは、プログラミングにおける並行処理を実現するための仕組みです。複数の処理を中断・再開しながら実行することで、見かけ上、同時に処理を行っているように見せることが可能です。これにより、シングルスレッド環境でも効率的な非同期処理や並行処理が実現できます。

コルーチンは、スレッドと似た概念ですが、より軽量でオーバーヘッドが少ないという特徴があります。スレッドはOSによって管理されるのに対し、コルーチンはプログラミング言語やライブラリによって管理されるため、コンテキストスイッチのコストが低く、高速な処理が期待できます。特にI/O待ちなどの処理が多い場合に、コルーチンを活用することでパフォーマンス向上が見込めます。

コルーチンを理解するためには、ジェネレータやasync/awaitといった関連概念についても把握しておくことが重要です。ジェネレータは、処理を一時停止して値を返すことができる関数であり、コルーチンの基本的な構成要素として利用されます。async/awaitは、コルーチンをより扱いやすくするための構文であり、非同期処理を同期処理のように記述できます。

コルーチンの仕組み

「コルーチンの仕組み」に関して、以下を解説していきます。

• コルーチンの実行モデル
• コルーチンの状態管理

コルーチンの実行モデル

コルーチンの実行モデルは、複数の処理を協調的に実行する方式に基づいています。各コルーチンは、自身の処理を一時停止し、他のコルーチンに実行を譲ることで、全体として並行処理を実現します。この協調的な実行モデルにより、スレッドのような競合状態やロックの問題を回避できます。

コルーチンは、イベントループと呼ばれる仕組みによって管理され、実行の順番が制御されます。イベントループは、実行可能なコルーチンを選択し、実行を再開させる役割を担います。コルーチンは、I/O待ちなどの処理が発生した場合に、イベントループに制御を戻し、他のコルーチンの実行を許可します。

コルーチンの状態管理

コルーチンの状態管理は、処理の中断と再開を可能にするために重要な要素です。コルーチンは、実行中に自身の状態（変数、スタックなど）を保持し、中断時にその状態を保存します。再開時には、保存された状態を復元し、中断した箇所から処理を再開します。

コルーチンの状態は、コンテキストと呼ばれるデータ構造に格納されます。コンテキストには、コルーチンのローカル変数、プログラムカウンタ、スタックポインタなどの情報が含まれます。コルーチンライブラリや言語は、このコンテキストを適切に管理することで、コルーチンのスムーズな中断と再開を実現します。