マルチスレッドとパフォーマンス改善の関係性

ここ数日間スレッドを使って遊んでみました。

マルチスレッド化がパフォーマンス改善にどれくらい影響をするのか気になったりして、過去にはWin32 APIのスレッド機能を使ってテストしてみたりしたんですが、

今回はboostをインストールしたので、boost::threadを使い遊んでみました。

多分、皆さんが一番気になることって、マルチスレッドってパフォーマンス改善に繋がるの？そして、どれくらい改善できる？というところだと思います。

その答えは改善できる可能性が高いということです。そして、改善の程度はスレッドに与える仕事によります。

なぜ、可能性という言葉を使ったのか。それは改善できるかもしれないし、改善できないかもしれないということなので使わせてもらいました。

正直なところ、マルチスレッド化ということがパフォーマンス改善に直接繋がるわけではない気がします。

あくまでも、Ａという処理をしている間プログラムを止まらせたくないというところでマルチスレッドは使われるわけです。

今やデュアルコアなんか当たり前でクアッドコアやオクタコアまで市販されています。

このコアを分ける流れは昔の単一コアの処理スピードを上げることが限界に達することによってできたのです。各コアの処理スピードは少し落として、そのコアたちを複数個乗せたほうが処理スピードを上げられるという概念でマルチコアＣＰＵが作られ始めたわけです。

ちなみに、昔単一コアの処理スピードが３．０Ｇｈｚを超えたとき、ＣＰＵを限界までこき使う技術「ハイパースレッド」（仮想マルチコア化技術）が開発されたりしたこともありました。ｗ

マルチコアということが当たり前になり、大量の仕事を分けて処理した方が早いという概念もさらに加速化されることになります。

当たり前な考え方ですが、これを現実にたとえてみるとマルチスレッドとパフォーマンスの関係がさらに理解しやすくなります。

例えば、

手紙に切手を貼る仕事が与えられてこれをこなしていくと考えてみましょう。

５０００枚が超える量を二人でわけるとき

Ａというメインの人が手紙をとるとき２枚ずつとり、サブのＢに分けてあげるとことにすると、この仕事の効率は極端にわるくなります。

逆にＡという人は「一人でやったほうが早いわ」と言うでしょう。

では、最初から２５００枚ずつ分けると、ＡとＢの負担も減りつつ仕事も速くなる可能性があります。

ここでも「可能性」という言葉が出てきました。

なぜなら、Ａが仕事を先に終わらせてもＢが終わらないとＢを待つしかありません。

（Ｂが極端に切手をはることが苦手という前提ですがｗ）

このようなことから考えてみると

適度な人数に適度な仕事をわけてやることを前提にマルチスレッドというものはその力を発揮できるということになります。

では、さらにこのマルチスレッドを有効に使う方法は何があるか考えてみましょう。

これも理解しやすくするために現実に例えていきたいと思います。

飯屋があるとします。

この飯屋の店長は料理も早く、そしてうまい。

かつ食器洗いやそのた雑務もはやくこなせる人です。

この店は店長一人ですべてをやればいいのか？

その答えは「仕事の量による」ということになります。

１．客数が少ない場合だと、一人でこなしたほうが良いに決まっている。

２．客数が多い場合はアルバイトを雇って使ったほうがいい。

ということはすぐ思いつきます。

では、２の場合

バイトくんに料理をやらせるとどうなるか？

バイト君がなにか調理師の資格をもってない限り、飯の味は悪くなり、店の評判はおちるでしょう。

つまり、仕事というものは優先順位というものがあるということです。

飯屋というものはご飯の味が第一で、この能力に優れている人間がやらなければいけません。

このことから順位をつけてみると・・・

１．      料理

２．      食器洗い、その他の雑務

（順位付けが適当ですが、気にしないでくださいｗ）

つまり、一番大事なことは店長がやり、その他の雑務はバイトに任せたほうが効率的には良いはずです。

これをゲームプログラムに当てはめてみましょう。

例えば、

１．ゲームのルールの処理

２．敵がいる場合ＡＩの処理

３．ビジュアルエフェクト等・・・

の順だったら、

メインスレッドは１を処理します。

２は時と場合によって分担しましょう。

３は動きだけの雑な処理なので完全にサブスレッドに預けます。

これをメインスレッドで全部こなすと

どうでもいい３の処理が少し遅延しただけで、１や２の処理が遅延する恐れがあります。

ゲームになんの影響もないオブジェクトの処理で処理落ちをおこすわけなんです。

このようなことは避けたい！

３のような仕事をメインの処理をする前に別スレッドに預けて大事なことはメインでやることで、処理遅延は避けられます。

つまり、マルチスレッドというものは

そのプログラムの設計やシステムに密接にかかわるもので単にマルチスレッド化して良いものではありません。