はじめに
Kivyは、Pythonで使用できるオープンソースのクロスプラットフォームGUIフレームワークです。デスクトップアプリケーションやモバイルアプリケーションの開発に適しており、タッチスクリーンデバイスにも対応しています。この記事では、Kivyの基本から応用まで、15章に分けて詳しく解説します。各章では、概念の説明と実際のコード例を交えながら、Kivyの魅力と可能性を探っていきます。
第1章: Kivyの基本
Kivyは、Pythonプログラマーがマルチタッチアプリケーションを簡単に作成できるようにするためのフレームワークです。OpenGLを使用して高速なグラフィックスを実現し、独自のウィジェットシステムを持っています。
まずは、基本的なKivyアプリケーションの構造を見てみましょう。
from kivy.app import App
from kivy.uix.label import Label
class MyFirstApp(App):
def build(self):
return Label(text='こんにちは、Kivy!')
if __name__ == '__main__':
MyFirstApp().run()
このコードは、「こんにちは、Kivy!」というテキストを表示する最小限のKivyアプリケーションです。Appクラスを継承し、buildメソッドでUIを定義します。run()メソッドを呼び出すことで、アプリケーションが起動します。
第2章: ウィジェットの基本
Kivyのウィジェットは、ユーザーインターフェースの基本的な構成要素です。ボタン、ラベル、テキスト入力フィールドなど、様々な種類があります。
以下は、ボタンとラベルを使用した簡単な例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.button import Button
from kivy.uix.label import Label
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
class WidgetExample(App):
def build(self):
layout = BoxLayout(orientation='vertical')
self.label = Label(text='ボタンを押してください')
button = Button(text='押してね')
button.bind(on_press=self.on_button_press)
layout.add_widget(self.label)
layout.add_widget(button)
return layout
def on_button_press(self, instance):
self.label.text = 'ボタンが押されました！'
if __name__ == '__main__':
WidgetExample().run()
このコードでは、垂直方向のBoxLayoutにラベルとボタンを配置しています。ボタンが押されると、ラベルのテキストが変更されます。
第3章: レイアウト
Kivyのレイアウトは、ウィジェットを画面上に配置する方法を定義します。主なレイアウトには、BoxLayout、GridLayout、FloatLayoutなどがあります。
以下は、GridLayoutを使用した例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.gridlayout import GridLayout
from kivy.uix.button import Button
class GridLayoutExample(App):
def build(self):
layout = GridLayout(cols=3, rows=3)
for i in range(9):
btn = Button(text=str(i+1))
layout.add_widget(btn)
return layout
if __name__ == '__main__':
GridLayoutExample().run()
このコードは、3x3のグリッドに9つのボタンを配置します。GridLayoutのcolsとrowsパラメータで、列数と行数を指定しています。
第4章: イベントとプロパティ
Kivyでは、イベントとプロパティを使用して、アプリケーションの動的な振る舞いを定義します。イベントは特定のアクションに反応し、プロパティは値の変更を追跡します。
以下は、カスタムプロパティとイベントを使用した例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
from kivy.uix.button import Button
from kivy.uix.label import Label
from kivy.properties import NumericProperty
class CounterWidget(BoxLayout):
count = NumericProperty(0)
def __init__(self, **kwargs):
super(CounterWidget, self).__init__(**kwargs)
self.orientation = 'vertical'
self.label = Label(text=str(self.count))
self.btn = Button(text='カウントアップ')
self.btn.bind(on_press=self.increment)
self.add_widget(self.label)
self.add_widget(self.btn)
def increment(self, instance):
self.count += 1
self.label.text = str(self.count)
class CounterApp(App):
def build(self):
return CounterWidget()
if __name__ == '__main__':
CounterApp().run()
このコードでは、NumericPropertyを使用してカウンターの値を管理し、ボタンのプレスイベントにincrementメソッドをバインドしています。
第5章: Kivy言語（KV言語）
KV言語は、Kivyアプリケーションのユーザーインターフェースを宣言的に定義するための特別な言語です。Pythonコードからユーザーインターフェースの定義を分離することができます。
以下は、KV言語を使用した例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
class CounterWidget(BoxLayout):
def increment(self):
self.ids.counter_label.text = str(int(self.ids.counter_label.text) + 1)
class CounterApp(App):
def build(self):
return CounterWidget()
if __name__ == '__main__':
CounterApp().run()
そして、以下のKVファイル（counter.kv）を作成します：
<CounterWidget>:
orientation: 'vertical'
Label:
id: counter_label
text: '0'
Button:
text: 'カウントアップ'
on_press: root.increment()
KV言語を使用することで、UIの構造とスタイルをより直感的に定義できます。
第6章: グラフィックスとアニメーション
Kivyは、OpenGLを使用して高度なグラフィックスとアニメーションを実現します。Canvasを使用して図形を描画し、Animationクラスでアニメーションを作成できます。
以下は、簡単なアニメーションの例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.widget import Widget
from kivy.graphics import Rectangle, Color
from kivy.animation import Animation
class AnimatedWidget(Widget):
def __init__(self, **kwargs):
super(AnimatedWidget, self).__init__(**kwargs)
with self.canvas:
Color(1, 0, 0, 1) # 赤色
self.rect = Rectangle(pos=self.pos, size=self.size)
self.bind(pos=self.update_rect, size=self.update_rect)
self.animate()
def update_rect(self, *args):
self.rect.pos = self.pos
self.rect.size = self.size
def animate(self):
anim = Animation(pos=(100, 100), t='out_bounce', duration=1) + \
Animation(size=(200, 200), t='out_bounce', duration=1)
anim.start(self)
class AnimationApp(App):
def build(self):
return AnimatedWidget()
if __name__ == '__main__':
AnimationApp().run()
このコードは、赤い四角形を描画し、位置とサイズをアニメーションさせます。
第7章: 入力処理
Kivyは、マウス、キーボード、タッチスクリーンなど、様々な入力デバイスをサポートしています。以下は、タッチイベントを処理する例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.widget import Widget
from kivy.graphics import Color, Ellipse
class DrawingWidget(Widget):
def on_touch_down(self, touch):
with self.canvas:
Color(1, 0, 0) # 赤色
d = 30.
Ellipse(pos=(touch.x - d / 2, touch.y - d / 2), size=(d, d))
def on_touch_move(self, touch):
self.on_touch_down(touch)
class DrawingApp(App):
def build(self):
return DrawingWidget()
if __name__ == '__main__':
DrawingApp().run()
このアプリケーションでは、画面上をタッチまたはドラッグすると赤い点が描画されます。
第8章: スクリーンとスクリーンマネージャー
複数の画面を持つアプリケーションを作成する場合、ScreenとScreenManagerを使用します。以下は、2つの画面を切り替える例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.screenmanager import ScreenManager, Screen
from kivy.uix.button import Button
class FirstScreen(Screen):
def __init__(self, **kwargs):
super(FirstScreen, self).__init__(**kwargs)
btn = Button(text='次の画面へ')
btn.bind(on_press=self.change_screen)
self.add_widget(btn)
def change_screen(self, instance):
self.manager.current = 'second'
class SecondScreen(Screen):
def __init__(self, **kwargs):
super(SecondScreen, self).__init__(**kwargs)
btn = Button(text='前の画面へ')
btn.bind(on_press=self.change_screen)
self.add_widget(btn)
def change_screen(self, instance):
self.manager.current = 'first'
class ScreenManagerApp(App):
def build(self):
sm = ScreenManager()
sm.add_widget(FirstScreen(name='first'))
sm.add_widget(SecondScreen(name='second'))
return sm
if __name__ == '__main__':
ScreenManagerApp().run()
このアプリケーションでは、2つの画面を切り替えることができます。
第9章: データバインディング
Kivyのデータバインディングを使用すると、プロパティの値を自動的に更新できます。以下は、データバインディングの例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
from kivy.properties import StringProperty
from kivy.uix.textinput import TextInput
from kivy.uix.label import Label
class BindingExample(BoxLayout):
text_property = StringProperty('初期テキスト')
def __init__(self, **kwargs):
super(BindingExample, self).__init__(**kwargs)
self.orientation = 'vertical'
self.text_input = TextInput()
self.label = Label(text=self.text_property)
self.add_widget(self.text_input)
self.add_widget(self.label)
self.text_input.bind(text=self.on_text_change)
def on_text_change(self, instance, value):
self.text_property = value
class BindingApp(App):
def build(self):
return BindingExample()
if __name__ == '__main__':
BindingApp().run()
このアプリケーションでは、テキスト入力フィールドの内容が自動的にラベルに反映されます。
第10章: ファイル入出力
Kivyアプリケーションでファイル入出力を行う方法を見てみましょう。以下は、テキストファイルを読み書きする例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
from kivy.uix.textinput import TextInput
from kivy.uix.button import Button
class FileIOExample(BoxLayout):
def __init__(self, **kwargs):
super(FileIOExample, self).__init__(**kwargs)
self.orientation = 'vertical'
self.text_input = TextInput(text='ここにテキストを入力')
self.save_button = Button(text='保存')
self.load_button = Button(text='読み込み')
self.add_widget(self.text_input)
self.add_widget(self.save_button)
self.add_widget(self.load_button)
self.save_button.bind(on_press=self.save_text)
self.load_button.bind(on_press=self.load_text)
def save_text(self, instance):
with open('saved_text.txt', 'w') as f:
f.write(self.text_input.text)
def load_text(self, instance):
try:
with open('saved_text.txt', 'r') as f:
self.text_input.text = f.read()
except FileNotFoundError:
self.text_input.text = 'ファイルが見つかりません'
class FileIOApp(App):
def build(self):
return FileIOExample()
if __name__ == '__main__':
FileIOApp().run()
このアプリケーションでは、テキストを入力し、ファイルに保存したり、ファイルから読み込んだりすることができます。
第11章: ネットワーク通信
Kivyアプリケーションでネットワーク通信を行う方法を見てみましょう。以下は、簡単なHTTPリクエストを行う例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
from kivy.uix.button import Button
from kivy.uix.label import Label
from kivy.network.urlrequest import UrlRequest
class NetworkExample(BoxLayout):
def __init__(self, **kwargs):
super(NetworkExample, self).__init__(**kwargs)
self.orientation = 'vertical'
self.button = Button(text='データを取得')
self.label = Label(text='ここにデータが表示されます')
self.add_widget(self.button)
self.add_widget(self.label)
self.button.bind(on_press=self.fetch_data)
def fetch_data(self, instance):
url = 'https://api.ipify.org?format=json'
request = UrlRequest(url, on_success=self.got_json)
def got_json(self, req, result):
ip = result['ip']
self.label.text = f'あなたのIPアドレス: {ip}'
class NetworkApp(App):
def build(self):
return NetworkExample()
if __name__ == '__main__':
NetworkApp().run()
このアプリケーションでは、ボタンを押すとWebAPIからIPアドレスを取得し、画面に表示します。UrlRequestを使用して非同期にHTTPリクエストを行っています。
第12章: マルチタッチとジェスチャー
Kivyは、マルチタッチデバイスに対応しており、複雑なジェスチャーを処理することができます。以下は、ピンチズームを実装する例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.scatter import Scatter
from kivy.uix.image import Image
class ZoomableImage(Scatter):
def __init__(self, **kwargs):
super(ZoomableImage, self).__init__(**kwargs)
self.scale = 1
self.do_rotation = False
self.image = Image(source='path/to/your/image.jpg')
self.add_widget(self.image)
def on_touch_down(self, touch):
if touch.is_mouse_scrolling:
if touch.button == 'scrolldown':
if self.scale < 10:
self.scale = self.scale * 1.1
elif touch.button == 'scrollup':
if self.scale > 0.5:
self.scale = self.scale * 0.9
return super(ZoomableImage, self).on_touch_down(touch)
class ZoomApp(App):
def build(self):
return ZoomableImage()
if __name__ == '__main__':
ZoomApp().run()
このアプリケーションでは、画像をピンチジェスチャーでズームインやズームアウトできます。また、マウスのスクロールホイールでもズームが可能です。
第13章: カスタムウィジェットの作成
Kivyでは、既存のウィジェットを組み合わせたり、新しいウィジェットを作成したりすることができます。以下は、カスタムウィジェットの例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
from kivy.uix.button import Button
from kivy.uix.label import Label
from kivy.properties import NumericProperty
class CounterWidget(BoxLayout):
count = NumericProperty(0)
def __init__(self, **kwargs):
super(CounterWidget, self).__init__(**kwargs)
self.orientation = 'vertical'
self.label = Label(text=str(self.count))
self.increment_button = Button(text='増加', on_press=self.increment)
self.decrement_button = Button(text='減少', on_press=self.decrement)
self.add_widget(self.label)
self.add_widget(self.increment_button)
self.add_widget(self.decrement_button)
def increment(self, instance):
self.count += 1
self.update_label()
def decrement(self, instance):
self.count -= 1
self.update_label()
def update_label(self):
self.label.text = str(self.count)
class CounterApp(App):
def build(self):
return CounterWidget()
if __name__ == '__main__':
CounterApp().run()
このカスタムウィジェットは、カウンターの機能を持つ再利用可能なコンポーネントです。
第14章: テーマとスタイリング
Kivyでは、アプリケーションの外観をカスタマイズするためのテーマとスタイリングシステムがあります。以下は、カスタムテーマを適用する例です：
from kivy.app import App
from kivy.uix.button import Button
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout
from kivy.core.text import LabelBase
from kivy.core.window import Window
# フォントの登録
LabelBase.register(name='Roboto',
fn_regular='path/to/Roboto-Regular.ttf',
fn_bold='path/to/Roboto-Bold.ttf')
class ThemedApp(App):
def build(self):
# ウィンドウの背景色を設定
Window.clearcolor = (0.9, 0.9, 0.9, 1)
layout = BoxLayout(orientation='vertical', padding=20, spacing=10)
btn1 = Button(text='ボタン1', background_color=(0.2, 0.7, 0.3, 1), color=(1, 1, 1, 1))
btn2 = Button(text='ボタン2', background_color=(0.7, 0.2, 0.3, 1), color=(1, 1, 1, 1))
layout.add_widget(btn1)
layout.add_widget(btn2)
return layout
def on_start(self):
# アプリケーション全体のフォントを設定
from kivy.base import EventLoop
EventLoop.window.font_name = 'Roboto'
if __name__ == '__main__':
ThemedApp().run()
このアプリケーションでは、カスタムフォントを登録し、ウィンドウの背景色を設定し、ボタンにカスタムスタイルを適用しています。
第15章: デプロイメントとパッケージング
最後に、Kivyアプリケーションをデプロイしパッケージ化する方法を見てみましょう。以下は、PyInstaller
を使用してKivyアプリケーションをパッケージ化する手順です：
- PyInstallerをインストールします：
pip install pyinstaller
- 以下の内容の
myapp.specファイルを作成します：
from kivy_deps import sdl2, glew
# -*- mode: python ; coding: utf-8 -*-
block_cipher = None
a = Analysis(['main.py'],
pathex=['/path/to/your/app'],
binaries=[],
datas=[],
hiddenimports=[],
hookspath=[],
runtime_hooks=[],
excludes=[],
win_no_prefer_redirects=False,
win_private_assemblies=False,
cipher=block_cipher,
noarchive=False)
pyz = PYZ(a.pure, a.zipped_data,
cipher=block_cipher)
exe = EXE(pyz,
a.scripts,
[],
exclude_binaries=True,
name='myapp',
debug=False,
bootloader_ignore_signals=False,
strip=False,
upx=True,
console=True )
coll = COLLECT(exe,
a.binaries,
a.zipfiles,
a.datas,
*[Tree(p) for p in (sdl2.dep_bins + glew.dep_bins)],
strip=False,
upx=True,
upx_exclude=[],
name='myapp')
- 以下のコマンドを実行してアプリケーションをビルドします：
pyinstaller myapp.spec
これにより、distフォルダ内に実行可能なアプリケーションが生成されます。
以上で、Kivyの基本から応用まで、15章にわたって詳しく解説しました。Kivyを使用することで、クロスプラットフォームで動作する魅力的なGUIアプリケーションを作成することができます。実際にコードを書いて試してみることで、より深くKivyを理解し、活用できるようになるでしょう。