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チュートリアル
Streamlit
Streamlitアプリの実行と最適化方法

Streamlitアプリの実行と最適化方法

Olaf Källström
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Olaf Källström

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Streamlitは、データ駆動型のWebアプリケーションを構築しデプロイする方法に革命をもたらしました。しかし、Streamlitはどのように実行されるのでしょうか？最大のパフォーマンスを引き出すために、Streamlitアプリを最適化する方法はありますか？この包括的なガイドでは、これらの疑問にお答えし、Streamlitをマスターするために必要な知識とツールを提供します。

Streamlitの理解

Streamlitとは何でしょうか？Streamlitは、開発者が簡単にインタラクティブなデータ駆動型のWebアプリケーションを作成できるオープンソースのPythonライブラリです。データサイエンティストやエンジニアが、スクリプトをわずか数行のコードでシェア可能なWebアプリに変換するのを助けるために設計されています。

StreamlitのPythonとの統合は、世界で最も人気のあるプログラミング言語の1つであるPythonとの統合により、データ分析や可視化のための強力なツールとなります。しかし、Streamlitは単なるPythonライブラリではありません。Streamlitは、ランキングの近くにいる可能性のあるキーワードを特定し最適化することができるキーワードツールでもあります。これにより、ウェブサイトの可視性とトラフィックを向上させることができます。

Streamlitの始め方

Windows、Linux、macOSを問わず、Streamlitの実行は簡単です。どのオペレーティングシステムを使用していても、Streamlitアプリをすぐに実行できます。

WindowsでのStreamlitの実行

WindowsでStreamlitを実行するには、まずインストールする必要があります。コマンドプロンプトを開き、次のコマンドを入力します：

pip install streamlit

Streamlitがインストールされたら、次のコマンドを入力して実行できます：

streamlit run your_script.py

your_script.pyを自分のPythonスクリプトの名前に置き換えてください。そうすると、Streamlitがデフォルトのウェブブラウザで起動し、操作するためのアプリが表示されます。

サーバーでのStreamlitの実行

サーバーでのStreamlitの実行も似たようなプロセスになります。サーバーにStreamlitをインストールした後、streamlit runコマンドに続いてPythonスクリプトのパスを入力します。その後、StreamlitアプリにはサーバーのIPアドレスとStreamlitが実行されているポート番号を使用してアクセスできます。

VS CodeからのStreamlitの実行

Visual Studio Code（VS Code）は、Streamlitをサポートする人気のあるコードエディタです。VS CodeからStreamlitを実行するには、エディタでPythonスクリプトを開き、ターミナルを開き、streamlit runコマンドに続いてスクリプトのパスを入力します。

最初のStreamlitアプリの作成と実行

Streamlitの実行方法を知ったら、最初のStreamlitアプリを作成しましょう。このセクションでは、コードの最初の行からアプリをデプロイするまでの手順を段階的に説明します。

最初のStreamlitアプリの作成

Streamlitアプリは、ただStreamlitライブラリを使用するPythonスクリプトです。以下は簡単な例です：

import streamlit as st
 
st.title('こんにちは、Streamlit！')
st.write('これが私の最初のStreamlitアプリです。')

このスクリプトをStreamlitで実行すると、タイトルが「こんにちは、Streamlit！」、テキストが「これが私の最初のStreamlitアプリです。」というウェブページが表示されます。

RenderでのStreamlitアプリのデプロイ

Renderは、Streamlitを使用して構築されたWebアプリなど、Webアプリを簡単にデプロイできるクラウドプラットフォームです。StreamlitのアプリをRenderにデプロイするには、Renderにアプリのビルドと実行方法を伝えるDockerfileを作成する必要があります。以下は例です：

FROM python:3.7
WORKDIR /app
COPY . /app
RUN pip install -r requirements.txt
CMD streamlit run app.py

このDockerfileでは、Python 3.7のイメージを使用し、作業ディレクトリを/appに設定し、アプリのファイルをイメージにコピーし、必要なPythonパッケージをインストールし、最後にStreamlitアプリを実行します。

Dockerfileを作成したら、アプリをRenderにアップロードすると、自動的にビルドされデプロイされます。

Streamlitアプリの最適化

Streamlitアプリは高速かつ効率的に設計されていますが、ソフトウェアであれば常に改善の余地があります。このセクションでは、Streamlitアプリの最適化に役立ついくつかのテクニックを探求し、パフォーマンスと応答性を向上させることに焦点を当てます。

アプリのパフォーマンスの改善

Streamlitは、強力なキャッシュプリミティブを提供しており、ウェブからデータをロードしたり、大規模なデータセットを操作したり、費用のかかる計算を実行したりする場合でも、アプリのパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

Streamlitは、@st.cache_dataと@st.cache_resourceの2つの主要なキャッシュタイプを提供しています。@st.cache_dataデコレータは、データを返す関数（データフレームの変換、データベースのクエリ、機械学習の推論など）をキャッシュするために使用されます。一方、@st.cache_resourceは、データベースの接続や機械学習モデルなどのグローバルリソースを返す関数をキャッシュするために使用されます。

これらのデコレータの使用例を以下に示します：

@st.cache_data
def long_function(param1, param2):
    # ここで費用のかかる計算やウェブからデータを取得する
    return data
 
@st.cache_resource
def init_model():
    # グローバルリソースを返す
    return pipeline(
        "sentiment-analysis",
        model="distilbert-base-uncased-finetuned-sst-2-english"
    )

また、すべてのメモリ内およびディスクキャッシュをクリアするには、st.cache_data.clear()およびst.cache_resource.clear()を使用することもできます。

アプリのレンダリングの最適化

Streamlitアプリのパフォーマンスは、そのユーザーインターフェースの複雑さにも影響を受けることがあります。ブラウザウィンドウのリサイズやサイドバーの展開/折りたたみ時にアプリが応答しなくなった場合、複雑なUI要素のレンダリングが原因かもしれません。 Streamlitアプリのレンダリングを最適化する方法の一つは、UIをシンプルにすることです。たとえば、大量のスライダーやセレクトスライダーを使用する代わりに、リソースを少なく使用する他のタイプの入力ウィジェットを検討してください。

もう一つのアプローチは、プロットのレンダリングを最適化することです。アプリに複雑なPlotlyチャートが含まれている場合は、st.plotly_chartを呼び出す際にuse_container_width=Trueオプションを使用することを検討してください。このオプションにより、チャートはアプリのコンテナに最適なサイズでレンダリングされるため、レンダリングパフォーマンスが向上します。

Streamlitアプリの効率的なデプロイ

Streamlitアプリをデプロイする際には、アプリに必要なリソースとデプロイメントプラットフォームの機能を考慮することが重要です。たとえば、アプリが大量の計算を行ったり、大規模なデータセットを処理したりする場合は、十分なCPUおよびメモリリソースを備えたデプロイメントプラットフォームを選択する必要があるかもしれません。

Streamlitアプリをデプロイする際のよくある落とし穴の一つは、メモリの最適化を考慮していないことです。アプリが大量のメモリを使用する場合、デプロイ時にクラッシュしたり、応答しなくなったりする可能性があります。これを避けるためには、キャッシング、効率的なデータ処理、メモリプロファイリングなどの技術を使用してアプリのメモリ使用量を減らすことを検討してください。

要約すると、Streamlitアプリの最適化には、計算パフォーマンスの向上、UIレンダリングの最適化、および効率的なアプリのデプロイが組み合わされます。これらの技術を適用することで、Streamlitアプリが高速で応答性があり、信頼性が高いことを確保できます。

Streamlitの高度な機能

Streamlitは単なるシンプルなWebアプリを作成するツールではありません。豊富な高度な機能をサポートする強力なプラットフォームであり、容易に複雑な対話型アプリケーションを構築することができます。基本をマスターしたら、Streamlitの高度な機能を探索することができます。これには以下のような機能があります。

  • インタラクティブウィジェット：Streamlitはスライダー、チェックボックス、ラジオボタンなど、さまざまなインタラクティブウィジェットをサポートしています。これらのウィジェットを使用すると、ユーザーはアプリと対話し、その動作を制御し、異なる方法でデータを可視化することができます。

  • データキャッシュ：先述のように、Streamlitのキャッシングプリミティブを使用すると、アプリのパフォーマンスを大幅に改善することができます。高価な計算の結果をキャッシュすることで、アプリをより高速かつ応答性のあるものにすることができます。

  • セッションステート：Streamlitのセッションステート機能を使用すると、再実行間で状態を保持し、より複雑な相互作用を可能にすることができます。たとえば、マルチページアプリケーションにおけるユーザーの入力や現在のページを覚えておくためにセッションステートを使用することができます。

  • コンポーネント：Streamlitコンポーネントを使用することで、他のJavaScriptライブラリやフレームワークと統合することでStreamlitの機能を拡張することができます。コンポーネントを使用して、カスタムウィジェットの作成、対話型の可視化の埋め込みなどを行うことができます。

これらの高度な機能を習得することで、ユーザーのニーズに応じた複雑な対話型アプリケーションを作成することができます。

さらに、この素晴らしいオープンソースのPythonライブラリを使用して、No Codeデータ可視化ツールを作成することもできます：

PyGWalker (opens in a new tab)は、簡単にTableauのようなUIを自分のStreamlitアプリに組み込むのを支援するPythonライブラリです。

PyGWalker for Data visualization in Streamlit (opens in a new tab)

結論

Streamlitは、データ駆動型のWebアプリケーションを作成するための強力なツールです。使いやすいインターフェースと豊富な機能により、データサイエンティストやエンジニアはPythonスクリプトを簡単にインタラクティブなWebアプリに変換することができます。Streamlitをローカルマシン、サーバー、またはVS Code上で実行する場合、始めることは簡単です。そして適切な最適化技術を使用することで、Streamlitアプリが高速で応答性があり、信頼性の高いものになることができます。なぜ待つ必要がありますか？今すぐStreamlitを探索し、データ解析と可視化のワークフローを変えてしまう方法を見つけてください。

よくある質問

  1. Streamlitとは何ですか？

    Streamlitは、データ駆動型のインタラクティブなWebアプリケーションを簡単に作成することができるオープンソースのPythonライブラリです。データサイエンティストやエンジニアがスクリプトを共有可能なWebアプリケーションに変換するのをサポートするために設計されています。

  2. ローカルマシンでStreamlitを実行するにはどうすればよいですか？

    ローカルマシンでStreamlitを実行するには、まずpipを使用してインストールする必要があります。インストールが完了したら、コマンドプロンプトにstreamlit run your_script.pyと入力してStreamlitを実行します。your_script.pyの部分を自分のPythonスクリプトの名前に置き換えてください。

  3. Streamlitアプリを最適化する方法はありますか？

    Streamlitアプリを最適化するためには、Streamlitのキャッシングプリミティブを使用し、アプリのユーザーインターフェースをシンプルにし、効率的にアプリをデプロイすることができます。これらの技術を使用することで、アプリのパフォーマンスを改善し、より速く応答性のあるものにすることができます。

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