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Streamlit Session State: スタートガイド

Olaf Källström
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Olaf Källström

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Streamlitは、特にデータサイエンスと機械学習の領域で、ウェブ開発にアプローチする方法を革新しました。その最も強力な機能の1つがSession Stateです。この記事では、Streamlit Session Stateの包括的なガイドを提供し、使用方法、利点、他の状態管理ツールとの比較などについて説明します。

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StreamlitとSession Stateの紹介

Streamlitとは？

Streamlitは、開発者が簡単に対話型のウェブ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機械学習エンジニアの間で特に人気があり、シンプルさとデータ駆動型のウェブアプリケーションを迅速に作成できる能力があります。

StreamlitにおけるSession Stateの理解

ウェブ開発の文脈では、セッションとはユーザーがウェブアプリケーションとやり取りする期間を指します。このユーザーの相互作用に関するアプリケーションが保持するデータをSession Stateと呼びます。Streamlitでは、Session Stateを使用することで、再実行を跨いでデータを保持することができ、よりインタラクティブで動的なアプリケーションを作成することが可能です。

Streamlit Session Stateの利用

Streamlit Session Stateの素早いスタート

Streamlit Session Stateの使用は簡単です。アプリケーションの再実行を跨いでデータを保持することができます。たとえば、テキスト入力ウィジェットからユーザーの入力を保存したい場合、セッション状態に保存できます。以下が手順です：

  1. Streamlitをインストール（まだインストールしていない場合）：pip install streamlit
  2. 新しいPythonファイルを作成し、Streamlitをインポート：import streamlit as st
  3. セッション状態を初期化：if 'my_var' not in st.session_state: st.session_state['my_var'] = 0
  4. アプリケーションでセッション状態を使用する：st.session_state['my_var'] += 1

以下はサンプルコードです：

import streamlit as st
 
if 'user_input' not in st.session_state:
    st.session_state['user_input'] = ''
 
user_input = st.text_input("テキストを入力してください")
if user_input:
    st.session_state['user_input'] = user_input
 
st.write(f"入力したテキスト：{st.session_state['user_input']}")

この例では、ユーザーの入力がセッション状態に保存され、アプリケーションが再実行されても維持されます。

基本を超えて：高度なユースケースとベストプラクティス

基本がわかったら、本当の楽しみが始まります。Streamlit Session Stateは、高度なユースケースを可能にします。たとえば、ユーザーの認証情報を保存するために使用することができます。以下は簡単な例です：

if 'username' not in st.session_state:
    st.session_state['username'] = ''
 
username = st.text_input("ユーザー名を入力してください")
if username:
    st.session_state['username'] = username
 
st.write(f"こんにちは、{st.session_state['username']}さん！")

この例では、ユーザーのユーザー名がセッション状態に保存され、アプリケーションが再実行されても維持されます。

忘れないでください、大きな力には大きな責任が伴います。セッション状態を効果的に管理し、アプリケーションが円滑に動作するようにするためには、適切な管理が重要です。

Streamlit Session Stateの力を解放する

Streamlit Session State：ウェブ開発のゲームチェンジャー

Streamlit Session Stateは、ウェブ開発においてゲームチェンジャーとなります。再実行を跨いでデータが保持されるため、動的でインタラクティブなアプリケーションを作成することができます。ユーザーの入力が必要なアプリケーションや複数のステージやステップがあるアプリケーションにとっては大変重要な機能です。

Streamlit Session State：機械学習とデータサイエンスの秘密の武器

機械学習とデータサイエンスの世界では、Streamlit Session Stateは必要なかと思わなかった秘密の武器です。モデルのパラメーター、データフィルターのユーザー入力、中間データ処理の結果など、さまざまなものを保存するために使用できます。

これにより、不要な計算を回避し、アプリケーションのパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

注意事項：Streamlit Session Stateのパフォーマンスと制限

Streamlit Session Stateは強力なツールですが、その制限にも注意が必要です。セッション状態はメモリに保存されるため、アプリケーションのメモリ使用量が増える可能性があります。そのため、セッション状態を適切に管理し、パフォーマンスの問題を引き起こす可能性のある大量のデータを保存しないようにすることが重要です。

Streamlit Session State vs 他の状態管理ツール

比較：Streamlit Session State vs st.cache

Streamlitは、状態管理のためにst.cacheという別の機能も提供しています。st.cacheとSession Stateの両方とも再実行を跨いでデータを保存することができますが、それぞれ異なる用途があります。st.cacheは、長時間実行される計算結果をキャッシュし、パフォーマンスを向上させるために設計されていますが、Session Stateはユーザーの相互作用データを保存するために設計されています。

以下はst.cacheを使用する簡単な例です：

@st.cache
def expensive_computation():
    # ここに重い計算が入ります
    return result
 
result = expensive_computation()

この例では、重い計算の結果がキャッシュされ、後続の再実行で再利用され、アプリケーションのパフォーマンスが向上します。 Streamlitのサンプルが提供されています:

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PyGWalkerコミュニティへの心よりの感謝と素晴らしい貢献 (opens in a new tab)への特別な感謝を述べます！

さらに、PyGWalker GitHubページ (opens in a new tab)をご覧いただくと、もっと多くのPyGWalkerの例をご覧いただけます。

Streamlit Session StateとRedux：詳細な分析

ReduxはJavaScriptアプリケーションの人気のある状態管理ライブラリであり、特にReactで構築されたアプリケーションに使用されます。Reduxはアプリケーション全体で使用する必要がある状態の集中型ストアを提供し、状態が予測可能な方法でのみ更新できるルールがあります。

一方、Streamlit Session StateはStreamlitライブラリの機能であり、アプリケーションの再実行時にデータを永続化させるためのものです。これは主にサーバーサイドのPythonアプリケーションで使用され、インタラクティブで動的なWebアプリケーションを作成するために使用されます。

ReduxとStreamlit Session Stateは両方とも状態管理の目的を果たしますが、異なる文脈で使用され、異なる機能があります：

  • プログラミング言語：ReduxはJavaScriptと一緒に使用され、Streamlit Session StateはPythonと一緒に使用されます。
  • アプリケーションの種類：Reduxは通常、クライアントサイドのアプリケーションで使用され、Streamlit Session Stateはサーバーサイドのアプリケーションで使用されます。
  • 状態の永続化：Reduxでは、ユーザーがウェブサイト上にいる限り、または明示的にクリアされるまで、状態が永続化します。Streamlitでは、セッションの状態はアプリケーションを閉じるとクリアされますが、アプリケーションの再実行時には永続化します。
  • 学習曲線：Reduxは、リデューサー、アクション、およびミドルウェアなどの概念を持つため、学習曲線が急です。一方、Streamlit Session Stateは、Pythonにすでに精通している人にとっても、よりシンプルで使いやすいです。

Streamlit Session State vs Local StorageとContext API

Local StorageとContext APIは、JavaScriptアプリケーションで使用される他の状態管理ソリューションです。

Local Storageは、ユーザーのブラウザにデータを永続的に保存するためのウェブストレージオブジェクトです。Local Storageに保存されたデータには有効期限がなく、ブラウザを閉じて再度開いてもデータは残ります。ユーザーの設定やセッションデータなど、少量のデータを保存するのに便利です。

Context APIはReact 16.3で導入されたもので、現在の認証済みユーザーやテーマ、言語など、Reactコンポーネントツリー全体で「グローバル」と考えられるデータを共有することができます。Reactコンポーネントツリー全体でグローバルと考えるデータを共有するために設計されています。

これらのツールはそれぞれ独自の強力さを持っていますが、Streamlit Session Stateとは異なるプログラミング言語とアプリケーションの文脈で使用されるため、直接比較することはできません：

  • プログラミング言語：Local StorageとContext APIはJavaScriptと一緒に使用され、Streamlit Session StateはPythonと一緒に使用されます。
  • データの永続化：Local Storageは、ブラウザを閉じて再度開いてもデータが永続化されますが、Context APIとStreamlit Session Stateにはこの機能はありません。
  • 使用例：Local Storageは、ユーザーの設定やセッションデータなどの少量のデータを保存するのに便利です。Context APIは、Reactコンポーネントツリー全体でグローバルなデータを共有するのに便利です。Streamlit Session Stateは、アプリケーションの再実行時に永続化する必要があるデータを保存するのに便利です。

Streamlit Session Stateでの複雑なデータ型の処理

Streamlit Session Stateは整数や文字列などの単純なデータ型の保存に限定されたものではありません。リスト、辞書、セット、さらにはカスタムオブジェクトなどの複雑なデータ型も扱うことができます。これにより、Streamlitアプリケーションで状態を管理するための万能なツールとなります。

たとえば、ユーザーの入力のリストをセッションの状態に保存することができます：

if 'user_inputs' not in st.session_state:
    st.session_state['user_inputs'] = []
 
user_input = st.text_input("テキストを入力してください")
if user_input:
    st.session_state['user_inputs'].append(user_input)
 
st.write(f"入力した内容: {st.session_state['user_inputs']}")

この例では、ユーザーがテキストを入力するたびに、セッションの状態に保存されているリストに追加されます。

結論

Streamlit Session Stateは、Streamlitアプリケーションで状態を管理するための強力なツールです。データを再実行間に保存することで、よりインタラクティブでダイナミックなアプリケーションを作成することができます。Streamlitの初心者からアプリケーションの最適化を目指す経験豊富な開発者まで、Session Stateを理解し効果的に使用することは、ウェブ開発プロセスを大幅に向上させることができます。

よくある質問

Streamlitのセッションステートとは何ですか？

Streamlitのセッションステートは、アプリケーションの再実行間にデータを永続化するための機能です。ユーザーの操作に関するデータを保存するために使用され、よりインタラクティブでダイナミックなアプリケーションを作成することができます。

Streamlitのデメリットは何ですか？ Streamlitは、インタラクティブな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が、いくつかの制限があります。たとえば、Streamlitは主にプロトタイピングに使用されるため、複雑な大規模なWebアプリケーションの構築には適していないかもしれません。また、比較的新しいライブラリであるため、より成熟したWeb開発フレームワークに見られる一部の機能が欠けている可能性もあります。

Streamlitのセッションは期限切れになりますか？

Streamlitのセッションは、自動的に期限切れにはなりません。ただし、ユーザーがアプリケーションを閉じると、セッション状態のデータはクリアされます。

asp.netでセッション状態を使用する方法は？

ASP.NETのセッション状態は、ユーザー固有の値を一時的に保存および取得する機能です。Sessionオブジェクトを呼び出し、Session["UserName"] = "John Doe";のように値を割り当てることで使用できます。なお、これはPythonアプリケーションで使用されるStreamlitのセッション状態とは異なります。