【Python】Sleep処理の活用とブロッキングの落とし穴

はじめに

業務でtime.sleep()を使った待機処理を学ぶ中で、非同期処理への興味から個人的にasyncio.sleep()についても学びました。

time.sleep()は同期的にプログラムを停止する一方で、asyncio.sleep()は非同期プログラムに適しており、待機中も他の処理が並行して進行します。

この記事では、非同期処理におけるasyncio.sleep()の使い方と、同期的なtime.sleep()が引き起こす問題を備忘録として整理します。

1. time.sleep()とasyncio.sleep()の違い

1-1. time.sleep()の基本

• time.sleep()はプログラム全体の実行を停止し、指定した秒数だけ待機します。
• シンプルな待機処理では便利ですが、非同期プログラムには不向きです。

import time

print("処理開始")
time.sleep(2)  # 2秒待機
print("2秒後に処理再開")

実行結果：

処理開始
2秒後に処理再開

解説：

1.print("処理開始")

• プログラムが開始され、「処理開始」が表示される。

2.time.sleep(2)

• 2秒間プログラム全体が停止する。この間、他の操作は行われない。

3.print("2秒後に処理再開")

• 2秒が経過した後、次の行が実行され、「2秒後に処理再開」が表示される。

1-2. asyncio.sleep()の基本

• 非同期処理では、複数のタスクを同時並行で実行できます。
• Pythonでは、非同期の待機にasyncio.sleep()を使います。
  これにより、1つのタスクが待機中でも、他のタスクが進行できます。

(※)asyncio：
　Pythonで非同期処理を扱うための標準ライブラリ。
　イベントループを使って、複数のタスクを同時並行で処理することができる。

2. asyncio.sleep()の例

• 以下は、asyncio.sleep()を使った非同期プログラムの例です。
• 複数のタスクを並行して実行し、それぞれの待機時間後に結果を出力します。

import asyncio

async def task(name, delay):
    print(f"{name} 開始")
    await asyncio.sleep(delay)  # 非同期で待機
    print(f"{name} 完了: {delay}秒後")

async def main():
    await asyncio.gather(
        task("タスク1", 2),
        task("タスク2", 3),
    )

asyncio.run(main())

実行結果：

タスク1 開始
タスク2 開始
タスク1 完了: 2秒後
タスク2 完了: 3秒後

解説： 実行順序のポイント

1. main()が開始され、asyncio.gather()でタスク1とタスク2が同時に実行される。
   • タスク1は2秒待機、タスク2は3秒待機する。
2. タスク1とタスク2は同時に「開始」メッセージを出力する。
3. 2秒後、タスク1が完了し、完了メッセージが表示される。
4. さらに1秒後、タスク2が完了し、全てのタスクが終了する。

3. ブロッキングの問題：time.sleep()の危険性

• 次に、非同期プログラム内で誤ってtime.sleep()を使った場合、全体の処理がどのようにブロックされるかを確認します。

import asyncio
import time

async def blocked_task():
    print("NG例: time.sleep()を使うと…")
    time.sleep(2)  # 他の処理が2秒間ブロックされる
    print("この間に他の処理が実行されない")

async def normal_task(name):
    for i in range(5):
        print(f"{name} 実行中: {i+1}/5")
        await asyncio.sleep(1)  # 非同期で1秒ごとに実行

async def main():
    await asyncio.gather(
        blocked_task(),  # ブロックされるタスク
        normal_task("タスクA"),  # 並行で実行されるべきタスク
    )

asyncio.run(main())

実行結果：

NG例: time.sleep()を使うと…
この間に他の処理が実行されない
タスクA 実行中: 1/5
タスクA 実行中: 2/5
タスクA 実行中: 3/5
タスクA 実行中: 4/5
タスクA 実行中: 5/5

解説： なぜブロッキングが起こるのか？

• time.sleep()は同期的な待機を行うため、非同期環境でも全体の進行を止めてしまいます。
• この例では、time.sleep(2)の間、他の非同期タスク（normal_task）が進まなくなり、全体がブロックされてしまいます。

4. 解決策：非同期処理ではasyncio.sleep()を使おう

• ブロッキングを避けるために、非同期プログラムでは asyncio.sleep() を使います。
• 修正したコードは以下の通りです。

import asyncio

async def blocked_task():
    print("非ブロッキングの例")
    await asyncio.sleep(2)  # 非同期待機
    print("他の処理も並行して実行される")

async def normal_task(name):
    for i in range(5):
        print(f"{name} 実行中: {i+1}/5")
        await asyncio.sleep(1)  # 非同期で1秒ごとに実行

async def main():
    await asyncio.gather(
        blocked_task(),  # 非ブロッキングのタスク
        normal_task("タスクA"),  # 並行で実行されるタスク
    )

asyncio.run(main())

実行結果：

非ブロッキングの例
タスクA 実行中: 1/5
タスクA 実行中: 2/5
他の処理も並行して実行される
タスクA 実行中: 3/5
タスクA 実行中: 4/5
タスクA 実行中: 5/5

5. まとめ

• time.sleep()は同期処理で使い、非同期処理では使わない。
• 非同期環境ではasyncio.sleep()を使うことで、他のタスクがブロックされない。