スレッドとプロセスの違い

このレッスンで分かること

スレッドは 同じプロセス内のメモリを共有する実行単位 で、プロセスより軽量です

プロセスは強い分離、スレッドは速い共有という対比で覚えると整理しやすくなります

スレッドのメリットは並列処理ですが、共有ゆえに データ競合 のリスクも増えます

スレッドとプロセスの違いとは

スレッドとプロセスの違い。本レッスンでは、スレッドとプロセスの違いの基本から実際の使いどころまでを整理し、現場で迷わず使える形に落とし込みます。

スレッドとは何か

プロセスはメモリ空間ごと別世界に分かれます。一方、スレッドは 1 つのプロセスの中で コードとヒープを共有しつつ、スタックとレジスタだけ別々 に持つ実行単位です。プロセスがアパートだとすれば、スレッドは同じ部屋に住む同居人で、家具（ヒープ）は共有、個人のノート（スタック）は別、というイメージです。

プロセスとスレッドの比較

観点	プロセス	スレッド
メモリ	完全に別	コード・ヒープ共有
通信コスト	IPC が必要	変数の代入で済む
生成コスト	高い	低い
分離度	強い（落ちても他に波及しない）	弱い（1 つ落ちるとプロセス全体停止）
同期	不要なことが多い	mutex 等が必須

図解

diagram (will load when visible)

1 つのプロセスに複数スレッドが共存し、ヒープを共有します。プロセス間のやり取りはパイプやソケットなどの IPC を経由します。

具体例 (Python)

Python

import threading
import time

counter = 0

def worker():
    global counter
    for _ in range(100_000):
        counter += 1  # 共有変数を更新

threads = [threading.Thread(target=worker) for _ in range(4)]
for t in threads: t.start()
for t in threads: t.join()

print(counter)  # 期待: 400000, 実際は ?

counter += 1 は実は「読み出し → +1 → 書き戻し」の 3 ステップで、スレッドが割り込むと値が失われます。これを データ競合（race condition） と呼びます。ロックを使うと解決できます。

Python

lock = threading.Lock()
def worker_safe():
    global counter
    for _ in range(100_000):
        with lock:
            counter += 1

いつスレッドを使うか

スレッドが活きるシーン例は下記のとおりです。

I/O 待ちの間に他の仕事を進めたい（ファイル DL、DB 問合せの並列）
重い計算を CPU コア数だけ並列に走らせたい
GUI でユーザー入力を受けつつバックグラウンドで作業したい

逆にプロセスが向くのは下記です。

セキュリティ境界が必要（ブラウザのタブ別プロセス）
1 つのバグで全体を巻き込みたくない（Apache の prefork モデル）
言語に GIL があり並列計算でスレッドが効かない（CPython の場合）

トレードオフ

スレッドは共有が速い反面、バグの再現が難しい という代償を払います。タイミングに依存する不具合は最悪のテスト対象です
CPython の GIL（Global Interpreter Lock）は 1 プロセス内で 1 スレッドしか Python バイトコードを実行できないようにする錠前で、CPU バウンドな処理ではスレッドが速くなりません。代わりに multiprocessing でプロセスを並列化します
Java や Go ではスレッドが本物の並列実行を提供しますが、それでも適切な同期は必要です

よくある誤解

「スレッドを増やせば速くなる」は誤りで、CPU コア数を超えると コンテキストスイッチ で逆に遅くなります
「Go の goroutine はスレッド」も半分正解で、Go ランタイムが少数の OS スレッド上に何千もの goroutine を多重化する M:N モデル です

やってみよう

ps -eLf を実行すると、プロセスとスレッド（LWP 列）の両方が見えます。Chrome や VS Code といった現代のアプリは 1 プロセスで数十～数百のスレッドを持つことが珍しくありません。

よくある質問

Q. プロセスとスレッドの違いは？

A. プロセスは独立したメモリ空間を持つ実行単位、スレッドは同じプロセス内でメモリを共有する実行単位です。プロセスの切り替えは重く、スレッドは軽量です。マルチコア活用にはスレッドが向き、堅牢な分離にはプロセスが向きます。

Q. スレッドが多すぎるとどうなりますか？

A. コンテキストスイッチのオーバーヘッドで全体性能が下がります。CPU バウンドな処理ならコア数程度、I/O バウンドならその数倍が適正です。スレッドプール（ExecutorService、ThreadPoolExecutor）で上限を制御すると安定します。

Q. プロセス間で通信するには？

A. パイプ、ソケット、共有メモリ、メッセージキューなどがあります。同一マシンならソケット（UNIX domain socket）や共有メモリが高速で、分散システムなら gRPC、HTTP、Kafka などのメッセージング基盤が定番です。

次のレッスン

次は コンテキストスイッチ で、スレッドとプロセスの違いを学びます。

事前確認 — 進む前に次の 3 つができることを確認しましょう。

スレッドとプロセスの要点を自分の言葉で説明できる
このレッスンの最小コード (または操作手順) を見ずに書ける
練習問題やクイズで間違えた箇所を読み直して理解した

理解度チェック (30 秒)

Q. スレッドとプロセスとは何か、1 文で説明してください。

この章のポイント

A. 本文の「このレッスンで分かること」または冒頭の説明文を見直し、自分の言葉で要約できれば OK。詰まったら本レッスンの最初の H2 セクションを読み返してみましょう。

関連レッスン