PHPで実現！5ステップでマスターする並列処理入門

はじめに
●PHPにおける並列処理とは
- ○並列処理の基本
●PHPでの並列処理の実装方法
- ○サンプルコード1：pthreadsを用いたスレッドの作成
- ○サンプルコード2：pcntlを用いたプロセスの分岐
●PHPでの並列処理の応用例
- ○サンプルコード3：pthreadsを用いた複数スレッドでの計算
- ○サンプルコード4：pcntlを用いた複数プロセスでのデータ処理
●並列処理の注意点と対処法
まとめ

はじめに

プログラミングにおける並列処理の技術は、効率的なシステムを作るための重要な要素となっています。

特にPHPでの並列処理は、その手軽さと強力なパフォーマンスから、幅広い場面で活用されています。

本記事では、PHPでの並列処理を手取り足取り説明していきます。

理論的な部分から実際のサンプルコードまで、初心者から中級者までがPHPの並列処理を理解し、活用できるようになることを目指します。

●PHPにおける並列処理とは

並列処理とは、コンピュータが複数のタスクを同時に実行することを指します。

これにより、プログラムの処理速度を大幅に向上させることが可能となります。

○並列処理の基本

PHPでの並列処理は、主にマルチスレッドとマルチプロセスの2つの形態があります。

それぞれの特性を理解することで、適切な場面で最適な方法を選ぶことができます。

マルチスレッドは、1つのプロセス内で複数のスレッドを作成し、それぞれが同時に処理を進める形態です。

各スレッドはプロセスのメモリ空間を共有します。

一方、マルチプロセスは、複数の独立したプロセスを同時に実行する形態です。

各プロセスは独自のメモリ空間を持ち、プロセス間でのデータ共有には通信が必要となります。

●PHPでの並列処理の実装方法

PHPでの並列処理を実装する方法には、主に「pthreads」を用いたマルチスレッドと、「pcntl」を用いたマルチプロセスがあります。

○サンプルコード1：pthreadsを用いたスレッドの作成

このコードはpthreadsを用いて新しいスレッドを作成するサンプルです。

この例ではWorkerクラスを継承したMyWorkerクラスを定義し、その中でrunメソッドをオーバーライドしています。

新たなスレッドが作成されるとrunメソッドが実行されます。

<?php
class MyWorker extends Worker {
    public function run() {
        echo "新しいスレッドが実行されました。\n";
    }
}

$worker = new MyWorker();
$worker->start();
$worker->join();
?>

○サンプルコード2：pcntlを用いたプロセスの分岐

このコードはpcntlを用いて新しいプロセスを作成するサンプルです。

この例ではpcntl_fork関数を使い、新しい子プロセスを作成しています。

pcntl_fork関数は呼び出し元のプロセスを複製し、新しいプロセスIDを返します。

<?php
$pid = pcntl_fork();

if ($pid == -1) {
    die('プロセスの作成に失敗しました');
} elseif ($pid) {
    echo "親プロセスID：{$pid}\n";
} else {
    echo "子プロセスが作成されました\n";
}
?>

●PHPでの並列処理の応用例

基本的な並列処理の実装方法を学んだところで、次に具体的な応用例を見てみましょう。

○サンプルコード3：pthreadsを用いた複数スレッドでの計算

このコードではpthreadsを使って複数のスレッドを作成し、それぞれで異なる計算を行う例を示しています。

この例では2つのスレッドでそれぞれ異なる計算を行い、その結果を取得しています。

<?php
class CalculateWorker extends Worker {
    private $operand;

    public function __construct($operand) {
        $this->operand = $operand;
    }

    public function run() {
        return $this->operand * $this->operand;
    }
}

$worker1 = new CalculateWorker(2);
$worker1->start();
$worker1->join();

$worker2 = new CalculateWorker(3);
$worker2->start();
$worker2->join();

echo "2の2乗は: " . $worker1->run() . "\n";
echo "3の2乗は: " . $worker2->run() . "\n";
?>

○サンプルコード4：pcntlを用いた複数プロセスでのデータ処理

このコードではpcntlを使って複数のプロセスを作成し、それぞれで異なるデータを処理する例を示しています。

この例では2つのプロセスでそれぞれ異なるデータを処理しています。

<?php
for ($i = 0; $i < 2; $i++) {
    $pid = pcntl_fork();

    if ($pid == -1) {
        die('プロセスの作成に失敗しました');
    } elseif ($pid) {
        echo "親プロセスID：{$pid}\n";
    } else {
        echo "子プロセス{$i}が作成され、データを処理します\n";
        // ここでデータ処理
    }
}
?>