Raspberry PiでTkinterとThreadを使ってGUIを固まらせずに動かす方法

はじめに

Raspberry Pi で GUI を作るときに便利なのが Tkinter です。
ただし、Tkinter の mainloop() は単一スレッドでイベントを処理するため、重い処理をそのまま書くと画面が固まることがあります。

本記事では Thread（スレッド） を使って GUI と処理を分離し、固まらないアプリを作る方法を紹介します。

TkinterとThreadとは？

• Tkinter: Python 標準の GUI ライブラリ。ボタンやラベル、テキスト入力などを簡単に作れます。
• Thread（スレッド）:プログラム内で複数の処理を“同時進行”で動かす仕組み。重い処理を GUI と分離することで、画面のフリーズを防げます。

実行環境

• Raspberry Pi 4B (Raspberry Pi OS Bookworm)
• Python 3.11
• Tkinterはデフォルトで導入済

Tkinterの導入確認

デスクトップ環境でターミナルを開き、次を実行します。

python3 -m tkinter

テスト用の小さなウィンドウが出れば OK です。

デモ：固まる／固まらないを体験

同じウィンドウから「悪い例（フリーズ）」と「良い例（スレッド）」を試せるデモです。
thread_demo.py

import tkinter as tk
from tkinter import ttk
import threading
import time
import queue

class App(tk.Tk):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.title("Tkinter & Thread デモ")
        self.geometry("420x220")

        self.label = ttk.Label(self, text="0", font=("Arial", 28))
        self.label.pack(pady=8)

        btns = ttk.Frame(self)
        btns.pack(pady=4)

        self.btn_bad_sleep = ttk.Button(btns, text="悪い例（sleepでフリーズ）", command=self.bad_example_sleep)
        self.btn_bad_sleep.grid(row=0, column=0, padx=6, pady=4)

        self.btn_bad_cpu = ttk.Button(btns, text="悪い例（CPU計算でフリーズ）", command=self.bad_example_cpu)
        self.btn_bad_cpu.grid(row=0, column=1, padx=6, pady=4)

        self.btn_good = ttk.Button(btns, text="良い例（スレッド）開始", command=self.start_worker)
        self.btn_good.grid(row=1, column=0, padx=6, pady=4)

        self.btn_stop = ttk.Button(btns, text="停止", command=self.stop_worker, state=tk.DISABLED)
        self.btn_stop.grid(row=1, column=1, padx=6, pady=4)

        self.status = ttk.Label(self, text="準備完了")
        self.status.pack(pady=6)

        # スレッド通信用
        self.q = queue.Queue()
        self.stop_event = threading.Event()
        self.worker_thread = None

        # メインループで定期的にキューを処理
        self.after(50, self._drain_queue)

    # --- 悪い例1：sleepでメインスレッドを止める ---
    def bad_example_sleep(self):
        self.status.config(text="悪い例（sleep）実行中：GUIが固まります…")
        # ここで mainloop がブロックされる → 再描画/クリック受付が止まる
        time.sleep(3)
        self.status.config(text="悪い例（sleep）終了：操作できるように戻りました")

    # --- 悪い例2：CPUを回し続けてメインスレッドを占有 ---
    def bad_example_cpu(self):
        self.status.config(text="悪い例（CPU計算）実行中：GUIが固まります…")
        start = time.monotonic()
        acc = 0
        # 目安：数秒間ひたすら計算して mainloop を占有
        while time.monotonic() - start < 5:
            # 無意味な計算でCPUを占有（描画イベントが処理されない）
            for i in range(20000):
                acc += (i * i) % 97
        self.status.config(text=f"悪い例（CPU計算）終了：acc={acc}")

    # --- 良い例：別スレッドで処理、UIはafterで更新 ---
    def start_worker(self):
        if self.worker_thread and self.worker_thread.is_alive():
            return
        self.stop_event.clear()
        self.btn_good.config(state=tk.DISABLED)
        self.btn_stop.config(state=tk.NORMAL)
        self.status.config(text="良い例（スレッド）実行中…")
        self.worker_thread = threading.Thread(target=self._worker_job, daemon=True)
        self.worker_thread.start()

    def stop_worker(self):
        self.stop_event.set()
        self.btn_stop.config(state=tk.DISABLED)
        self.status.config(text="停止指示を送りました…")

    def _worker_job(self):
        i = 0
        try:
            while not self.stop_event.is_set():
                i += 1
                time.sleep(0.05)  # 何かの重い処理の代わり
                self.q.put(("count", i))
                self.q.put(("status", f"良い例（スレッド）処理中… {i}"))
        finally:
            self.q.put(("done", None))

    def _drain_queue(self):
        try:
            while True:
                kind, value = self.q.get_nowait()
                if kind == "count":
                    self.label.config(text=str(value))
                elif kind == "status":
                    self.status.config(text=value)
                elif kind == "done":
                    self.btn_good.config(state=tk.NORMAL)
                    self.btn_stop.config(state=tk.DISABLED)
                    if self.stop_event.is_set():
                        self.status.config(text="スレッド停止完了")
                    else:
                        self.status.config(text="スレッド終了")
        except queue.Empty:
            pass
        self.after(50, self._drain_queue)

if __name__ == "__main__":
    App().mainloop()```

• 「悪い例」はメインスレッドを占有するため、ウィンドウがリサイズ不能・無反応になります。
• 「良い例」は処理を別スレッドへ分離し、UI 更新は queue ＋ after() でメインスレッド側から行うため、操作が固まりません。

まとめ

Tkinter は便利ですが、重い処理をメインスレッドに書くとフリーズします。Thread で処理を分離し、UI 更新は queue と after() でメインスレッドから実行するのが定石です。Raspberry Pi でもこの方法なら 軽快に動作します。