標準ライブラリの分類 — どの場面でどれを使うか

Python の標準ライブラリは、pip install不要でimportするだけで使える数百のモジュール群です。本記事では全体を7 カテゴリに整理します。

標準ライブラリとは — Python に同梱されているモジュール群

標準ライブラリとは、Python をインストールした時点で最初から使えるモジュール群のことです。mathやos、jsonのように、pip installを一切実行せずimportするだけで呼び出せます。

標準ライブラリだけで足りない場面はありますが、まず標準で済まないか試すほうが長期的には楽です。理由は以下の通りです。

• 追加インストール不要で、どこの環境でも動く（社内サーバー、CI、Docker コンテナ、本シリーズが動くブラウザ実行環境も同じ）
• バージョン管理が楽 — Python 本体のバージョンが決まれば付属する標準ライブラリのバージョンも一意に決まる
• 枯れていて壊れにくい — 標準ライブラリは互換性を厳密に守りながら進化しているので、数年単位で書いたコードがそのまま動く

用途で見る 7 カテゴリ

標準ライブラリには数百のモジュールがありますが、用途で 7 つに分類すると、どこに何があるかが整理しやすくなります。本シリーズもこの並びで、上から順に各カテゴリを掘り下げていきます。

1 つのカテゴリに複数モジュールが並んでいるのは、目的が同じでも切り口が違うからです。たとえば B カテゴリのrandomとsecretsは両方とも乱数を生成しますが、randomはゲームやテストデータ向け、secretsはパスワードリセットトークンなどセキュリティ用途に向いた強い乱数を返します。本シリーズではカテゴリごとに、こうした似ているが違うモジュールの使い分けを整理していきます。

import の書き方 — 名前衝突を避ける慣習

標準ライブラリを呼び出すimportには複数の書き方があります（前回の記事 でも詳しく扱っています）。それぞれにメリットと落とし穴があるので、用途に応じて使い分けます。代表的な 4 パターンを整理します。

import math形式はどのモジュールから来たかが呼び出し側で見えるので、後でコードを読み返すときに迷いません。一方でfrom パッケージ import 関数形式はモジュール名のプレフィックス（接頭辞、math.sqrtのmath.のように関数名の前に付く部分）が消えるので、datetime(2024, 1, 1)のようにスッキリ書けます。

from x import スターは原則禁止

from os import *のようにすべての名前を取り込む書き方は、他のモジュールで定義された同名関数を上書きしてしまうことがあります。たとえばos.open()と組み込みのopen()は別物ですが、from os import *を書くと組み込みのopenがos.openに置き換わって、ファイル読み書きが壊れます。自作モジュールでも標準ライブラリでも避けるのが安全です。

ブラウザで動かない標準ライブラリ — 本シリーズの扱い

本シリーズの演習はブラウザで動く Python ランタイム（MicroPythonまたはPyodide）の上で実行されます。ほとんどの標準ライブラリは問題なく動きますが、OS のスレッド・プロセスを必要とするものだけは、ブラウザの仕組み上どうしても動かせません。また、sys.argv（コマンドライン引数を受け取る仕組み）も実機では動きますが、ブラウザ上では引数を渡す経路がないため動作しません。これらは図解で概念を整理し、実機で書く際にすぐ思い出せる形で残す方針にしています。

なぜ図解だけでも扱うのか

実務では本物の OS で動かす場面が必ず来ます。そのときにthreadingとmultiprocessingの使い分けや、subprocessでのコマンド実行を概念として知っているかどうかで、最初の一歩の踏み出しやすさが大きく変わります。本シリーズでは「ブラウザで動かないから扱わない」ではなく、動かせない部分も図解で整理して、いざ書くときに思い出せる形で残す方針にしています。