一定間隔で処理の繰り返し

1. エグゼクティブサマリー

本記事では，Python の標準ライブラリ（time，threading）を用いて，一定間隔で処理を繰り返す方法を解説する．

• 「5秒」ごとに処理を繰り返す．
• 「5秒」以内に処理が終わらなかったときは，さらに5秒待つ．

単一スレッドでの定期実行の基本例と，別スレッドと組み合わせた応用例を2種類示す．

2. 前準備（必要ソフトウェアの入手）

ここでは、最低限の事前準備について説明する。機械学習や深層学習を行う場合は、NVIDIA CUDA、Visual Studio、Cursorなどを追加でインストールすると便利である。これらについては別ページ https://www.kkaneko.jp/cc/dev/aiassist.htmlで詳しく解説しているので、必要に応じて参照してください。

winget install --scope machine --id Python.Python.3.12 -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_pip=1 Include_test=0 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1"

python --version

winget install --scope machine --id Codeium.Windsurf -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --custom "/SP- /SUPPRESSMSGBOXES /NORESTART /CLOSEAPPLICATIONS /DIR=""C:\Program Files\Windsurf"" /MERGETASKS=!runcode,addtopath,associatewithfiles,!desktopicon"
powershell -Command "$env:Path=[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine')+';'+[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','User'); windsurf --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja --force; windsurf --install-extension ms-python.python --force; windsurf --install-extension Codeium.windsurfPyright --force"

本プログラムは Python 標準ライブラリ（time，threading）のみで動作するため，追加ライブラリのインストールは不要である．

3. 実行のための準備とその確認手順（Windows 前提）

3.1 プログラムファイルの準備

第5章のソースコードをテキストエディタ（メモ帳，Windsurf 等）に貼り付け，hoge.py として保存する（文字コード：UTF-8）．

3.2 実行コマンド

コマンドプロンプトでファイルの保存先ディレクトリに移動し，以下を実行する．

python hoge.py

3.3 動作確認チェックリスト

4. 概要・使い方・実行上の注意

本プログラムは，指定した秒数（既定値：5秒）ごとに処理を繰り返す仕組みを，Python の threading モジュールで実装したものである．

• 「5秒」ごとに処理を繰り返す．
• 「5秒」以内に処理が終わらなかったときは，さらに5秒待つ．

第5章には3つのソースコードを掲載している．

• 第1のコード（基本例）：単一の定期実行スレッドで構成される．worker 関数が5秒ごとに呼び出され，現在時刻（UTC）を表示する．
• 第2のコード（応用例1）：定期実行スレッドに加え，1秒ごとにカウンタ値を表示し続ける別スレッド（another 関数）を同時に動作させる．mainloop 関数の引数として定期実行関数と常駐関数の両方を渡す構成である．
• 第3のコード（応用例2）：第2のコードと同じ機能を別の書き方で実装した例である．mainloop 関数自体をスレッドとして起動し，メインスレッドで another 関数を直接実行する．

いずれのコードも，worker 関数内の time.sleep(8) により処理に8秒かかる状況を模擬している．実際の用途では，この部分を定期的に実行したい処理に置き換える．

定期実行の間隔を変更するには，mainloop の呼び出し時に渡す引数（既定値：5）を変更する．

Python プログラムの実行

5. ソースコード

5.1 基本例：一定間隔での定期実行

import time
import threading

def worker():
    print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.gmtime()))
    time.sleep(8)

def mainloop(interval, f):
    base = time.time()
    while True:
        t = threading.Thread(target=f, daemon=True)
        t.start()
        t.join()
        time.sleep(interval - (time.time() - base) % interval)

mainloop(5, worker)

5.2 応用例1：定期実行と別スレッドの並行動作

次の動作は，基本例と同じである．

• 「5秒」ごとに処理を繰り返す．
• 「5秒」以内に処理が終わらなかったときは，さらに5秒待つ．

import time
import threading

c = 0
c2 = 0

def another():
    """ずっと動き続けるスレッド"""
    global c, c2
    while True:
        c += 1
        print(f"hello, {c}, {c2}")
        time.sleep(1)

def worker():
    """定期的に繰り返すスレッド"""
    global c2
    c2 += 1
    print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.gmtime()))
    time.sleep(8)

def mainloop(interval, f, bg):
    base = time.time()
    threading.Thread(target=bg, daemon=True).start()
    while True:
        t = threading.Thread(target=f, daemon=True)
        t.start()
        t.join()
        time.sleep(interval - (time.time() - base) % interval)

if __name__ == '__main__':
    mainloop(5, worker, another)

5.3 応用例2：別の書き方による同一機能の実装

応用例1と同じ機能を，別の書き方で実装した例である．

import time
import threading

c = 0
c2 = 0

def another():
    """ずっと動き続ける処理"""
    global c, c2
    while True:
        c += 1
        print(f"hello, {c}, {c2}")
        time.sleep(1)

def worker():
    """定期的に繰り返すスレッド"""
    print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.gmtime()))
    time.sleep(8)

def mainloop():
    interval = 5
    base = time.time()
    while True:
        t = threading.Thread(target=worker, daemon=True)
        t.start()
        t.join()
        time.sleep(interval - (time.time() - base) % interval)

if __name__ == '__main__':
    threading.Thread(target=mainloop, daemon=True).start()
    another()

6. まとめ

一定間隔での定期実行

time.time() で基準時刻を記録し，処理完了後に次の実行タイミングまでの待機時間を計算することで，処理の所要時間に関わらず一定間隔での繰り返しを実現している．

スレッドによる並行処理

threading.Thread を用いて，定期的に繰り返す処理と常駐する処理を並行して動作させることができる．スレッドは daemon=True を指定してデーモンスレッドとする．

処理時間超過時の挙動

処理が指定間隔（5秒）以内に終わらなかったときは，さらに5秒待つ．t.join() により処理の完了を待ってから次の待機時間を計算するためである．

2つの実装パターン

応用例1では mainloop 関数の引数として常駐関数を渡し，応用例2では mainloop 自体をスレッドとして起動しメインスレッドで常駐関数を直接実行する．いずれも同じ機能を実現する．

時刻表示のフォーマット

time.strftime と time.gmtime() を組み合わせ，現在時刻を UTC で読みやすい形式（%Y-%m-%d %H:%M:%S）で表示している．