ElectronアプリでPythonを実行する際、stderr出力されるもの特異なもの

ElectronアプリからPythonスクリプトを実行する際、進捗表示のためにtqdmライブラリを使用すると予期せぬエラーが発生することがあります。本記事では、tqdmがstderr（標準エラー出力）を使用する理由と、Electronアプリでこの問題を適切に処理する方法について解説します。

Electronアプリでの問題点

Electronアプリからchild_process.spawnを使用してPythonプロセスを起動する際、次のような問題が発生します：

プロセス終了の誤検出: 多くの場合、stderrに何かが出力されると「エラーが発生した」と解釈され、プロセスが強制終了されることがあります。
エラー判別の複雑さ: tqdmの進捗表示とアプリケーションの実際のエラーメッセージが同じstderrに混在するため、真のエラーを判別するのが難しくなります。
UIへの反映: stderrからの出力をUIに適切に反映させる方法が必要です。

解決策

1. Pythonコード修正が可能な場合(stderrを適切に処理する)

もしくは、outputに | #など、tqdmのみだけフィルターできそうな文字にすることで、他のモジュール実行を同コード内で行っても問題なくなる。

// Electronアプリ内のコード
const { spawn } = require('child_process');

const pythonProcess = spawn('python', ['script_with_tqdm.py']);

// stderrのデータを処理
pythonProcess.stderr.on('data', (data) => {
  const output = data.toString();
  
  // tqdmの出力かエラーかを判別する
  if (output.includes('\r')) {
    // カーソルを行の先頭に戻す文字（\r）があれば、おそらくtqdmの進捗表示
    updateProgressBar(output);
  } else {
    // それ以外は実際のエラーとして処理
    handleError(output);
  }
});

// プロセス終了時の処理
pythonProcess.on('exit', (code) => {
  if (code !== 0) {
    console.error(`プロセスがエラーコード ${code} で終了しました`);
  }
});

2. Pythonコード修正が不可能な場合(tqdmの出力先を変更する)

Pythonスクリプト側でtqdmの出力先を制御する方法もあります：

from tqdm import tqdm
import sys

# ファイルに出力
with open('progress.log', 'w') as f:
    for i in tqdm(range(100), file=f):
        pass

# stdoutに出力（あまり推奨されない）
for i in tqdm(range(100), file=sys.stdout):
    pass

3. 専用の通信チャネルを使用する

より高度な解決策として、WebSocketやZMQなどの双方向通信を使用する方法があります：

# Pythonスクリプト側
import zmq
import time

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.PUSH)
socket.connect("tcp://127.0.0.1:5555")

total = 100
for i in range(total):
    time.sleep(0.1)
    # 進捗情報をJSONとして送信
    socket.send_json({
        "type": "progress",
        "current": i + 1,
        "total": total,
        "percent": (i + 1) / total * 100
    })

// Electron側
const zmq = require('zeromq');

async function startServer() {
  const sock = new zmq.Pull();
  await sock.bind('tcp://127.0.0.1:5555');
  
  for await (const msg of sock) {
    const data = JSON.parse(msg.toString());
    if (data.type === "progress") {
      // UIの進捗バーを更新
      updateProgressUI(data.percent);
    }
  }
}

startServer();

tqdmがstderrを使用する理由

tqdmライブラリは、デフォルトでstderrに出力します。これには重要な理由があります：

標準出力の保護: Pythonスクリプトの主な出力結果（データ処理結果など）は通常stdoutに送られます。tqdmがstdoutを使うと、進捗バーと実際の出力が混在して、パイプラインやログ記録が破壊される可能性があります。
非ブロッキング動作: stderrはバッファリングされないため、リアルタイムで進捗状況が更新されます。
分離の原則: エラーや補助情報（進捗状況など）はstderrに、実際の処理結果はstdoutに出力することで、論理的に出力を分離できます。

from tqdm import tqdm
import time

# 標準的なtqdmの使用例
for i in tqdm(range(100)):
    time.sleep(0.1)
    # 処理結果はstdoutへ
    print(f"処理結果: {i}")

Electronアプリでの問題点

Electronアプリからchild_process.spawnを使用してPythonプロセスを起動する際、次のような問題が発生します：

プロセス終了の誤検出: 多くの場合、stderrに何かが出力されると「エラーが発生した」と解釈され、プロセスが強制終了されることがあります。
エラー判別の複雑さ: tqdmの進捗表示とアプリケーションの実際のエラーメッセージが同じstderrに混在するため、真のエラーを判別するのが難しくなります。
UIへの反映: stderrからの出力をUIに適切に反映させる方法が必要です。

まとめ

Electronアプリ内でPythonのtqdmを使用する際は、以下の点に注意しましょう：

tqdmはデフォルトでstderrに出力するため、spawn処理でstderrを適切に処理する必要がある
stderrに出力があってもプロセスを強制終了しないよう設定する
tqdmの進捗表示と実際のエラーを区別する仕組みを実装する
より複雑なアプリケーションでは、専用の通信チャネルを検討する

これらの対策により、ElectronとPythonを組み合わせたアプリケーションでも、ユーザーフレンドリーな進捗表示を実現できます。

参考リンク