プロセスとスレッド

プロセスとスレッドとは

プロセスは OS が管理するプログラムの実行単位で、独立したメモリ空間を持つ。スレッドはプロセス内の実行単位で、同じメモリ空間を共有する。

比較

観点	プロセス	スレッド
メモリ	独立 (隔離)	共有
生成コスト	高い	低い
通信	IPC (パイプ、ソケット)	共有メモリ (直接)
障害の影響	他プロセスに影響しない	同一プロセス内の全スレッドに影響
例	Chrome のタブ	Java のスレッド

プロセス A (メモリ空間 A)     プロセス B (メモリ空間 B)
├── スレッド 1               ├── スレッド 1
├── スレッド 2               └── スレッド 2
└── スレッド 3
    ↑ 同じメモリを共有         ↑ A とは独立したメモリ

Node.js のモデル

Node.js はシングルプロセス・シングルスレッド (メインスレッド) + イベントループで動作する。

メインスレッド: [イベントループ] → I/O を非同期で処理
Worker Threads: CPU バウンドな処理を別スレッドで実行
child_process:  別プロセスでコマンドを実行
cluster:        複数プロセスでリクエストを分散

方法	用途
イベントループ	I/O バウンド (API 呼び出し、DB)
Worker Threads	CPU バウンド (画像処理、暗号化)
cluster	マルチコア活用 (HTTP サーバー)

Lambda のプロセスモデル

Lambda は 1 リクエスト = 1 実行環境 (プロセス) で処理する。同時実行は複数の実行環境 (プロセス) で並列処理される。

リクエスト 1 → 実行環境 A (プロセス A)
リクエスト 2 → 実行環境 B (プロセス B)
リクエスト 3 → 実行環境 C (プロセス C)

データ競合

スレッド間でメモリを共有するため、同時アクセスでデータ競合が発生する。

// ❌ データ競合 (Node.js の SharedArrayBuffer)
// スレッド A: counter++ (read → increment → write)
// スレッド B: counter++ (read → increment → write)
// 結果: 2 ではなく 1 になる場合がある

// ✅ Atomics で安全にアクセス
Atomics.add(sharedArray, 0, 1);

コンテナとプロセス

Docker コンテナは通常 1 プロセスを実行する (PID 1)。複数プロセスが必要な場合はサイドカーパターンで別コンテナに分離する。

基礎から学ぶなら関連書籍が手がかりになる。