asyncとは何か、Deferredと並列コルーチンの仕組み

Kotlin Coroutinesでのasyncとは？

async — CoroutineScopeの拡張関数で、結果を返すコルーチンを作成します。launchとは異なり、asyncはDeferred<T> — 将来の値を表すオブジェクトを返します。asyncで起動されたコルーチンは他のコルーチンと並行で実行され、計算を並列化できます。

asyncは、非同期操作の結果が後続処理に必要な場合に使用されます：複数のソースからのデータ読み込み、コレクションのバッチ処理、複数のAPIへの並列リクエストなどです。Deferredは即座に作成され、コルーチンが完了すると結果が利用可能になります。

import kotlinx.coroutines.*

suspend fun String.delayedValue(): String {
    delay(1000L)
    return this
}

fun main() = runBlocking {
    val deferred: Deferred<String> = async { "Hello".delayedValue() }
    println(deferred.await())
}

asyncとDeferredの構文

asyncのシグネチャはlaunchと同じです：同じCoroutineContext、CoroutineStartパラメータ、そしてsuspendブロックです。違いは戻り値のタイプです — Jobの代わりにDeferred<T>を返します。ただしTはブロックの最終式が返す結果のタイプです。

public fun <T> CoroutineScope.async(
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,
    block: suspend CoroutineScope.() -> T
): Deferred<T>

Deferred<T> — Jobを継承し、await()、getCompleted()、getCompletionExceptionOrNull()メソッドを追加するインタフェースです。await()はsuspend関数で、コルーチンまたは他のsuspend関数の内部でのみ呼び出せます。getCompleted()は非ブロックングメソッドで、コルーチンがまだ完了していない場合は例外をスローします。

asyncによる並列タスク

asyncの主な利点は、タスクを並列に実行できることです。それぞれの操作を順番に待つのではなく、asyncはコルーチンを同時に起動し、総時間を最も長い操作の所要時間に縮短します。

並列データ読み込み

タイピカルなシナリオ — 三つの並列asyncリクエストでユーザープロフィール、設定、注文履歴を読み込むことです。すべてが完了すると、結果が1つのデータモデルにまとめられます。

suspend fun loadUserDashboard(userId: String): Dashboard = coroutineScope {
    val profile = async { api.getProfile(userId) }
    val settings = async { api.getSettings(userId) }
    val orders = async { api.getRecentOrders(userId) }

    Dashboard(
        profile = profile.await(),
        settings = settings.await(),
        orders = orders.await()
    )
}

coroutineScope関数はチャイルドコルーチンを起動し、結果を返す前に完了を待ちます。ブロック全体が順番ではなく並列に実行されます。

Deferred結果の処理

Deferredは結果を取り扱うための複数のメソッドをサポートしています。await()に加え、状態の確認、完了値の取得、Kotlin Coroutinesのユーティリティ関数を介して複数のDeferredをまとめることができます。

Deferredのリストをまとめるには、awaitAll()を使用します — この関数はコレクション内のすべてのDeferredが完了するまで実行を一時停止します。ひとつでもエラーで完了した場合、awaitAll()は例外をスローします。

suspend fun <T> loadAll(requests: List<suspend () -> T>): List<T> {
    return coroutineScope {
        val deferreds = requests.map { async { it() } }
        deferreds.awaitAll()
    }
}

asyncとlaunchの違い

asyncとlaunchの選択は、コルーチンの結果が必要かどうかによります。launchはJobを返し、fire-and-forget操作に適しており、asyncはDeferredを返し、データを返すタスクに使用されます。構文とパラメータは同じです。

• launch → Job（結果なし）、async → Deferred<T>（結果T）
• launch — fire-and-forgetタスク（ログ、キャッシュ、アナリティクス送信）
• async — 並列計算（複数APIからの読み込み、バッチ処理）
• 両方とも構造化された並行性とCoroutineStartパラメータをサポート
• await()はDeferredでのみ利用可能、launchは結果を提供しない

重要なルール：fire-and-forgetにasyncを使用しないでください。コルーチンの結果が不要な場合はlaunchを使用します。asyncはDeferredの作成によりオーバーヘッドが生じ、そのようなシナリオでは試当ではありません。

モバイル開発でのasyncの例

Androidでは、asyncはViewModelやUseCases内の並列操作に使用されます。タイピカルなシナリオ：プロフィールとニュースフィードの同時読み込み、複数の天気予報サービスからの天気取得、サーバーとのバッチデータ同期などがあります。

class HomeViewModel : ViewModel() {
    fun loadHomeScreen() {
        viewModelScope.launch {
            val userData = async(Dispatchers.IO) { repository.getUserData() }
            val newsFeed = async(Dispatchers.IO) { repository.getNewsFeed() }
            val notifications = async(Dispatchers.IO) { repository.getNotifications() }

            val state = HomeState(
                user = userData.await(),
                news = newsFeed.await(),
                unread = notifications.await()
            )
            _uiState.update { state }
        }
    }
}

エラーをアイソレートするために、asyncのグループをcoroutineScopeまたはsupervisorScopeで囲むことが推奨されます。supervisorScopeは一つが失敗しても他のasyncコルーチンが続行できます — 非クリティカルな操作に便利です。