Tkinterのthreading処理がうまく行えない

Question

実現したいこと

threadingを使用してdoorとmainの処理を行い、mainではtkinterに画像を表示し、doorではラズベリーパイに接続したスイッチがON(センサーがくっついた状態)であればOFFになるまで何もせず待機し、OFF(センサーが離れた状態)になったらtkinterのウィンドウを閉じるというプログラムを作りたい。

発生している問題・エラーメッセージ

RuntimeError: main thread is not in main loopやAttributeError: 'PhotoImage' object has no attribute '_PhotoImage__photo'%Run doortest.pyというエラーが発生し、door側のプログラムが上手く動作しない。

Exception in thread Thread-2:
Traceback (most recent call last):
  File "/usr/lib/python3.7/threading.py", line 917, in _bootstrap_inner
    self.run()
  File "/usr/lib/python3.7/threading.py", line 865, in run
    self._target(*self._args, **self._kwargs)
  File "/home/pi/ securepy/doortest.py", line 37, in main
    img = ImageTk.PhotoImage(img)
  File "/usr/lib/python3/dist-packages/PIL/ImageTk.py", line 117, in __init__
    self.__photo = tkinter.PhotoImage(**kw)
  File "/usr/lib/python3.7/tkinter/__init__.py", line 3545, in __init__
    Image.__init__(self, 'photo', name, cnf, master, **kw)
  File "/usr/lib/python3.7/tkinter/__init__.py", line 3501, in __init__
    self.tk.call(('image', 'create', imgtype, name,) + options)
RuntimeError: main thread is not in main loop

Exception ignored in: <function PhotoImage.__del__ at 0xb5e1ff18>
Traceback (most recent call last):
  File "/usr/lib/python3/dist-packages/PIL/ImageTk.py", line 123, in __del__
    name = self.__photo.name
AttributeError: 'PhotoImage' object has no attribute '_PhotoImage__photo'%Run doortest.py

該当のソースコード

import sys
import threading
import time
import tkinter
from subprocess import run
from PIL import Image, ImageTk
import RPi.GPIO as GPIO

global root

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(18, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
sw_status = 1

def door():
    root = tkinter.Tk()
    while True:
        try:
            sw_status = GPIO.input(18)
            if sw_status == 0:
                pass
            else:
                break

            time.sleep(2)
        except:
            break
    GPIO.cleanup()
    root.destroy()
    sys.exit()

def main():
    root = tkinter.Tk()
    img = Image.open('img3.png')
    img = ImageTk.PhotoImage(img)
    canvas = tkinter.Canvas(bg="black", width=600, height=300)
    canvas.place(x=0, y=0)
    canvas.create_image(0, 0, image=img, anchor=tkinter.NW)

    root.mainloop()

if __name__ == '__door__':
    root = tkinter.Tk()
    door()

if __name__ == "__main__":
    thread_1 = threading.Thread(target=door)
    thread_2 = threading.Thread(target=main)

    thread_1.start()
    thread_2.start()

試したこと

door側のプログラムにroot.mainloop()を追加することで動くかと思われたが、見かけ上は動いているがセンサーがOFF状態になってもウインドウが閉じられなかった。
何がいけないのか分からず完全にお手上げ状態となってしまったので、どなたかわかる方にどこに何を追加したらいいのか教えていただきたいです。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Python 3.7.3

Comments

[teamikl]

> if __name__ == '__door__':

はどのような実行を想定されてますか？

Answer 1

問題点:

• tkinter.Tk() は複数回呼び出さない。

　ライブラリの初期化が含まれるため、複数回呼び出すのは推奨しません。
ウィンドウが複数必要な場合は、tkinter.Toplevelを用います。

• GUI のイベントループとdoorのループ処理の競合

　
解決策A: GUIのタイマー機能(tkinterではroot.after) を使い
定期的に GPIO からのデータを読み込む
解決策B: GUI(tkinter) と GPIO を別スレッドに別ける
GPIO からのデータを GUI に反映させるには、スレッド間通信や排他制御が必要になります。
→ GPIO を扱うスレッドでは、tkinter は直接操作しない。(マルチスレッドでの排他制御)

---

    img = Image.open('img3.png')
-   img = ImageTk.PhotoImage(img)

現行の tkinter は、PNGフォーマットに対応してるので、PIL.ImageTk は
過去のバージョンをサポートするのでない限りは不要です。

関連:

• python tkinter で　スライドショーを作りたいけどエラーでThreadが回せない

https://teratail.com/questions/194806

同じエラーでの報告事例。GUIのタイマー機能での実装を推奨されてます。

thread を使う実装方法もありますが、注意点が増え・コードが複雑になる為、
特別な理由がない限りは、タイマーでの実装が無難です。
(※ 障害時にGUIがフリーズするのを避けたい等、稀なケースへの対処)

Comments

[goripon1905]

tkinterのウィンドウは１つで、mainで書いている画像を表示させておきたいです。
そしてdoor側の処理でもしOFFになった場合はmainで表示したウィンドウを閉じるというプログラムを作成したいです。
そのためウィンドウが複数必要ではないのでtkinter.Toplevelは使えません。
その場合、tkinter.Tk()を複数回呼び出さないためにはどうすればいいですか？
また、マルチスレッドでの排他制御を行う場合は上記のコードはどのようになりますか？
排他制御はやったことがないのでわかりませんでした...
PILに関しては不要とのことでしたので削除しました。
よろしくお願いします。

[teamikl]

＞ ウィンドウを閉じる

この場合の実装は、ウィンドウを「非表示」にした方が良いです。

## ひとつのウィンドウを再利用する場合

root.withdraw() # ウィンドウを非表示
root.iconify() # 非表示状態のウィンドウを表示

## ウィンドウを毎回生成・破棄する場合
# tkinter.Tk は破棄前に複数回呼ばないように注意が必要

root = tkinter.Tk() # tkinterの初期化 + 内部でウィンドウ(Toplevel)生成
root.destroy() # ウィンドウを破棄

> マルチスレッドでの排他制御を行う場合は上記のコードはどのようになりますか？

queue を使いスレッド間でデータをやり取りする方法が一般的です。

質問のコードではサブスレッドを２つ使ってますが、
GUIでスレッドを利用する場合、メインスレッドで GUI (tkinter)、
サブスレッドでは GPIO という風に分離します。

- 別スレッドからは、 queue にメッセージを入れます。(queue.put)
　※ 別スレッドから 直接GUI を操作するのは、安全な操作でありません。
　質問のコードで言うと、door()関数内からは tkinter は一切参照しないようにします。

- メインスレッドからはタイマー(tkinter の after) で定期的に queue のデータを読み出す
　注意点: GUIの処理を停滞させないように、
　読み出しは、queue.get_nowait でブロッキングしないようにする。

- メインスレッド側で読み出したデータに応じたGUIの操作をする。

といった流れになります。
何れにしてもタイマー(tkinter の after) を使う事になるので、
スレッドでの実装の前に、まずはタイマーを使った実装をお勧めします。

[goripon1905]

ご回答いただいたように、まずはタイマーでの実装をしてみようと試しに作ってみたのですが、画像が貼り付けられたtkinterのウィンドウは出てくるもののGPIOのスイッチがOFFの状態になってもウィンドウがdestroyされませんでした。
そもそも私の作り方が間違えている可能性がありますが、どこが間違っていますでしょうか...?

```python
import time
import tkinter
import tkinter as tk
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(18, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
sw_status = 1

class Door():
def __init__(self):
self.root = tkinter.Tk()
host = tk.PhotoImage(file="testimg.png")
canvas = tk.Canvas(bg="black", width=1024, height=600)
canvas.place(x=0, y=0)
canvas.create_image(0, 0, image=host, anchor=tk.NW)
self.root.mainloop()

def stop(self):
self.root.destroy()

def door(self):
while True:
try:
sw_status = GPIO.input(18)
if sw_status == 0:
pass
else:
break
time.sleep(2)
except:
break
GPIO.cleanup()
self.root.after(1000, self.root.destroy)

app=Door()
```

[teamikl]

インデントが不明瞭なので問題を再現できません。

見た感じ door メソッドの呼び出しもありませんが、door実装にも問題があり
質問のコードをベースにする場合は大幅な変更が必要なので、
tkinterのタイマーを使ったサンプルコードを参考にし、
後々、定期的に実行する処理の部分を GPIO からの読み出しにするとよいです。

whie True: ～ time.sleep(2) は、GUIのスレッド内で基本は使えません。
(補足: 方法自体はありますが注意事項が増える為、お勧めは出来ません)
GUIの処理が滞ってしまい、ウィンドウが応答なしになります。
ループの代替として、「〇秒間隔で定期的に処理を実行する」為にタイマーを用います。

[teamikl]

もう一点、root.destroy はウィンドウが一つしかない場合、
タイマーを実行しているイベントループ (mainloop) も破棄されるので、
ウィンドウを閉じると GPIO の読み出しのタイマーは実行されなくなります。

この挙動が好ましくない場合は、destroyでの破棄ではなく
上述したウィンドウの表示・非表示を検討してください。