Python:マルチスレッド threading モジュール - 流行の科学技術を勝手に追いかけるブログ人工知能仮想現実ブロックチェーン

どーもこんにちはKeita_Nakamori(´・ω・`)です。

最近はIoT関係で遊んでいるのですが、１つのラズパイで、複数のセンサーを扱うにはどうすればいいか考えていました。

普通のシングルスレッドで実行すると、PLCでいうところのスキャンタイムに依存することになります。

あるセンサーは高速でパルスをカウントしなければならない一方で、別のセンサーは、１秒周期でいいよとか、サンプリングタイムが全然違う場合はどうすればいいのか。

解決策として、マルチスレッドというものがあります。

それぞれのセンサーでサンプリングする関数を作って、それぞれを別々のスレッドとしてオブジェクト化して、メインスレッド内で実行するというやり方です。そうすると、それぞれのスレッドが互いに干渉することなく、あたかも２つのプログラムが同時に動いているような挙動を示します。

今回は、IOTというより、Pythonの基本なので、カテゴリーはPythonにしました。

では、やってみましょう。

Contents

まずは普通の関数を実行

まず最初に　time_count()という関数を作って実行してみましょう。

１秒ごとに現在時間を出力しているだけのスクリプトです。

Pythonではthreadingモジュールから利用することができます。

import datetime
import time

def time_count():
    print("time count start")
    cnt=0
    while True:
        now = datetime.datetime.now()
        print(now)
        cnt+=1
        time.sleep(1)
        if cnt > 10:
            print(" time is dead")
            break
    print("finished")

time_count()

import datetime

import time

def time_count():

print("time count start")

cnt=0

while True:

now = datetime.datetime.now()

print(now)

cnt+=1

time.sleep(1)

if cnt > 10:

print(" time is dead")

break

print("finished")

time_count()

結果：どうでしょう、これは普通ですよね。

time count start
2019-06-03 22:16:48.919908
2019-06-03 22:16:49.919994
2019-06-03 22:16:50.920481
2019-06-03 22:16:51.920590
2019-06-03 22:16:52.920871
2019-06-03 22:16:53.921354
2019-06-03 22:16:54.922110
2019-06-03 22:16:55.922260
2019-06-03 22:16:56.922273
2019-06-03 22:16:57.922571
2019-06-03 22:16:58.923210
time is dead
finished

time count start

2019-06-03 22:16:48.919908

2019-06-03 22:16:49.919994

2019-06-03 22:16:50.920481

2019-06-03 22:16:51.920590

2019-06-03 22:16:52.920871

2019-06-03 22:16:53.921354

2019-06-03 22:16:54.922110

2019-06-03 22:16:55.922260

2019-06-03 22:16:56.922273

2019-06-03 22:16:57.922571

2019-06-03 22:16:58.923210

time is dead

finished

次は、これをスレッド化して実行してみましょう。

import datetime
import time

def time_count():
    print("time count start")
    cnt=0
    while True:
        now = datetime.datetime.now()
        print(now)
        cnt+=1
        time.sleep(1)
        if cnt > 10:
            print("time is dead")
            break
    print("finished")
    
thread_001 = threading.Thread(target=time_count)
thread_001.start()

import datetime

import time

def time_count():

print("time count start")

cnt=0

while True:

now = datetime.datetime.now()

print(now)

cnt+=1

time.sleep(1)

if cnt > 10:

print("time is dead")

break

print("finished")

thread_001 = threading.Thread(target=time_count)

thread_001.start()

最後の２行で、関数をスレッドとしてオブジェクト化し、スタートさせています。

動作は、全く一緒です。

そして、次はマルチスレッドを試してみましょう。

今度は２つのスレッドを同時に動かしてみます。

import threading
import datetime
import time

def time_count():
    print("time count start")
    cnt=0
    while True:
        now = datetime.datetime.now()
        print(now)
        cnt+=1
        time.sleep(1)
        if cnt > 10:
            print("time is over")
            break
    print("time count is done")

def time_alert():
    print("ready to alert")
    time.sleep(5)
    print("get up now!!")
    print("end of alert")
    
thread_001 = threading.Thread(target=time_count)
thread_002 = threading.Thread(target=time_alert)
 
thread_001.start()
thread_002.start()
print("here is script end")

import threading

import datetime

import time

def time_count():

print("time count start")

cnt=0

while True:

now = datetime.datetime.now()

print(now)

cnt+=1

time.sleep(1)

if cnt > 10:

print("time is over")

break

print("time count is done")

def time_alert():

print("ready to alert")

time.sleep(5)

print("get up now!!")

print("end of alert")

thread_001 = threading.Thread(target=time_count)

thread_002 = threading.Thread(target=time_alert)

thread_001.start()

thread_002.start()

print("here is script end")

結果：さあどうでしょうか。

thread_001とthread_002をスタートして、最後に”here is script end”をするスクリプトです。

thread_001が始まった直後にthread_002もスタートしていますので、スクリプト通り、thread_001による時間カウントが５秒のところで”get up now!!”というthread_002の出力が確認できます。

さらに、スクリプトの最後の”here is script end１”はthread_002がスタートされた直後に終了しています。

メインスレッドが最後までいっても、thread_001、thread_002が終わっていなければ、プログラムは終わりません。このように、実は３つのスレッドが同時に走っているわけです。

time count start
2019-06-03 22:22:18.637921
ready to alert
here is script end
2019-06-03 22:22:19.638316
2019-06-03 22:22:20.639319
2019-06-03 22:22:21.640172
2019-06-03 22:22:22.641065
get up now!!
end of alert
2019-06-03 22:22:23.641760
2019-06-03 22:22:24.642122
2019-06-03 22:22:25.642486
2019-06-03 22:22:26.642826
2019-06-03 22:22:27.643360
2019-06-03 22:22:28.644210
time is over
time count is done

time count start

2019-06-03 22:22:18.637921

ready to alert

here is script end

2019-06-03 22:22:19.638316

2019-06-03 22:22:20.639319

2019-06-03 22:22:21.640172

2019-06-03 22:22:22.641065

get up now!!

end of alert

2019-06-03 22:22:23.641760

2019-06-03 22:22:24.642122

2019-06-03 22:22:25.642486

2019-06-03 22:22:26.642826

2019-06-03 22:22:27.643360

2019-06-03 22:22:28.644210

time is over

time count is done

最後に

関数をメソド化して使ってみましょう。

# 最後に　関数をメソド化してみる
import threading
import datetime
import time

class time_ruler():
    
    def time_count(self):
        print("time count start")
        cnt=0
        while True:
            now = datetime.datetime.now()
            print(now)
            cnt+=1
            time.sleep(1)
            if cnt > 10:
                print("time is over")
                break
        print("time count is done")

    def time_alert(self):
        print("ready to alert")
        time.sleep(5)
        print("get up now!!")
        print("end of alert")

# インスタンス作成
time_master = time_ruler()

# メソドをスレッドにする。
thread_001 = threading.Thread(target=time_master.time_count)
thread_002 = threading.Thread(target=time_master.time_alert)

# スレッドをスタート
thread_001.start()
thread_002.start()
print("script is over")

# 最後に　関数をメソド化してみる

import threading

import datetime

import time

class time_ruler():

def time_count(self):

print("time count start")

cnt=0

while True:

now = datetime.datetime.now()

print(now)

cnt+=1

time.sleep(1)

if cnt > 10:

print("time is over")

break

print("time count is done")

def time_alert(self):

print("ready to alert")

time.sleep(5)

print("get up now!!")

print("end of alert")

# インスタンス作成

time_master = time_ruler()

# メソドをスレッドにする。

thread_001 = threading.Thread(target=time_master.time_count)

thread_002 = threading.Thread(target=time_master.time_alert)

# スレッドをスタート

thread_001.start()

thread_002.start()

print("script is over")

動作は一緒です。以上です。

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まずは普通の関数を実行

次は、これをスレッド化して実行してみましょう。

そして、次はマルチスレッドを試してみましょう。

最後に

Keita N

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