クリティカルセクションとは？初心者にもわかる基本と実例共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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岡田康介

名前：岡田康介（おかだこうすけ）ニックネーム：コウ、または「こうちゃん」年齢：28歳性別：男性職業：ブロガー（SEOやライフスタイル系を中心に活動）居住地：東京都（都心のワンルームマンション）出身地：千葉県船橋市身長：175cm 血液型：O型誕生日：1997年4月3日趣味：カフェ巡り、写真撮影、ランニング、読書（自己啓発やエッセイ）、映画鑑賞、ガジェット収集性格：ポジティブでフランク、人見知りはしないタイプ。好奇心旺盛で新しいものにすぐ飛びつく性格。計画性がある一方で、思いついたらすぐ行動するフットワークの軽さもある。 1日（平日）のタイムスケジュール 7:00 起床：軽くストレッチして朝のニュースをチェック。ブラックコーヒーで目を覚ます。 7:30 朝ラン：近所の公園を30分ほどランニング。頭をリセットして新しいアイデアを考える時間。 8:30 朝食＆SNSチェック：トーストやヨーグルトを食べながら、TwitterやInstagramでトレンドを確認。 9:30 ブログ執筆スタート：カフェに移動してノートPCで記事を書いたり、リサーチを進める。 12:30 昼食：お気に入りのカフェや定食屋でランチ。食事をしながら読書やネタ探し。 14:00 取材・撮影・リサーチ：街歩きをしながら写真を撮ったり、新しいお店を開拓してネタにする。 16:00 執筆＆編集作業：帰宅して集中モードで記事を仕上げ、SEOチェックやアイキャッチ作成も行う。 19:00 夕食：自炊か外食。たまに友人と飲みに行って情報交換。 21:00 ブログのアクセス解析・改善点チェック：Googleアナリティクスやサーチコンソールを見て数字を分析。 22:00 映画鑑賞や趣味の時間：Amazonプライムで映画やドラマを楽しむ。 24:00 就寝：明日のアイデアをメモしてから眠りにつく。

クリティカルセクションとは何か

クリティカルセクションとは、同じデータを同時に複数の処理が変更してしまうことを防ぐために、同時に1つの処理だけが実行してよいコードの部分のことを指します。主に並行プログラミングで使われ、複数の処理が同じ変数にアクセスする場面で重要な役割を果たします。

なぜ大事なのか

複数の処理が同時に同じデータを操作すると、データが壊れたり予期しない結果が出たりします。これを「競合状態」と呼びます。クリティカルセクションを設けて排他制御を行うことで、データの整合性を保てます。

クリティカルセクションの三つの条件

・相互排除 … 同時に複数の処理がクリティカルセクションに入れないこと。

・前進性 … ある処理が待っている間、他の処理が無制限に待たされないこと。

・有限待機 … 待っている処理が必ず何らかのタイミングでクリティカルセクションを獲得できること。

どうやって守るのか

実装には主に「排他を保証する仕組み」が使われます。代表的なものとして

ミューテックス（Mutex） は「鍵」をかけて、同時に1つのスレッドだけがクリティカルセクションに入れる仕組みです。

セマフォ はカウント付きの鍵で、複数スレッドを順番に通したり、制限を作れます。

スピンロック は待機中もCPUを占有して他の処理への切り替えを行わず、すぐに解放されるのを待つ方法です。

またプログラミング言語によっては「モニター」などの高レベル機能でクリティカルセクションを管理することもあります。

簡単なイメージの例

例えば、共有のカウンターを2人のスレッドが同時に増やそうとすると、値がずれてしまいます。次のような流れを想像しましょう。

1) スレッドAがカウンターを読み取る → 値は0

2) スレッドBも同じく読み取る → 値は0

3) Aが1を足して戻す → 値は1

4) Bが1を足して戻す → 値は2になるべきなのに、最終的には1になる

このような不整合を避けるため、Aが操作している間はBは待つ、という「クリティカルセクション」を作っておくのです。

実装のポイントと注意点

クリティカルセクションはできるだけ短く保つことが重要です。長い処理をクリティカルセクションに入れると、待ち行列が長くなり、アプリ全体のパフォーマンスが落ちます。

また、割り込みやエラー処理、I/O操作をクリティカルセクション内で行わないことが鉄則です。デッドロックを引き起こさないよう、ロックの取得と解放を対になって設計します。

まとめ

クリティカルセクションは並行プログラミングの核となる概念です。適切な排他制御を使うことでデータの整合性を守り、プログラムの動作を予測可能にします。初心者はまず「相互排除」と「短いクリティカルセクション」を意識して実装を練習しましょう。

able>要素説明例クリティカルセクション同時に1つのスレッドだけが実行できるコードの部分銀行口座の残高を更新する処理排他機構データへの並行アクセスを制御する仕組みミューテックス、セマフォ、スピンロック競合状態複数の処理が同時にデータを変更しようとして不整合が生じる現象同時に更新された残高の誤計算

クリティカルセクションの同意語

臨界区: 共有資源へのアクセスを排他的に制御する、並行プログラムのコードの一部。複数のスレッドが同時にこの区間に入らないよう、ロック機構（ミューテックス、セマフォなど）を使って保護します。
臨界セクション: 同義の表現。共有データに対する同時アクセスを避けるための、排他制御が適用されたコードブロック。
排他セクション: 共有資源へのアクセスを排他制御で守るためのコードブロック。複数スレッドが同時に実行できないよう制御します。
排他領域: 共有資源を保護するための領域。領域内の処理は1度に1つのスレッドだけが実行できます。
互斥セクション: 互いに排他的に動作するコードブロック。共有データへのアクセスを1つのスレッドに限定します。
互斥領域: 共有資源への同時アクセスを排除する範囲。領域内は同時実行が許されません。
排他ブロック: 排他制御の対象となるコードブロック。共有データの整合性を保つために、入るスレッドを限定します。
臨界処理ブロック: 臨界区と同義の表現。共有資源へアクセスする処理を排他制御で保護するブロックです。