什么是Python全局锁(GIL),如何避开GIL限制?

__弯弓__ 2023-06-25 14:40:23

简单来说,**Python 全局解释器锁**(Global Interpreter Lock, 简称 **GIL**) 是一个互斥锁(或锁),只允许一个线程保持 Python 解释器的控制权。这意味着在任何时间点都只能有一个线程处于执行状态。执行单线程程序的开发人员看不到 GIL 的影响,但它可能是 CPU 密集型和多线程代码中的性能瓶颈。

由于 GIL 一次只允许一个线程执行,即使在具有多个 CPU 内核的多线程架构中也是如此,因此 GIL 获得了 Python “臭名昭著”功能的声誉。

在本文中,您将了解 GIL 如何影响 Python 程序的性能,以及避开全局锁限制的3种方法。

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内容概要:本文由David Beazley撰写并发表于2010年PyCon会议,深入探讨了CPython解释器中的全局解释器GIL)及其对多线程性能的影响。文章首先介绍了GIL的基本概念,即它确保同一时间只有一个线程在解释器中执行,从而简化内存管理和C扩展调用等低级细节。接着,通过实验展示了在多核处理器上运行多个线程时,GIL如何导致性能下降,特别是在CPU密集型任务中。作者进一步分析了GIL的工作机制,包括线程切换、的获取与释放,以及在多核环境下线程争夺GIL的现象。随后,文章介绍了Python 3.2中新引入的GIL改进措施,如使用全局变量gil_drop_request来控制线程释放GIL的时间点,但指出新GIL在处理I/O操作时仍然存在问题,可能导致响应时间增加和线程饥饿现象。最后,作者提出了可能的解决方案,包括为不同类型的线程设置优先级和抢占机制。 适合人群:具备一定编程基础,特别是对Python多线程编程感兴趣的开发者和技术爱好者。 使用场景及目标:①理解PythonGIL的工作原理及其对多线程性能的影响;②分析在多核环境中,GIL如何限制线程性能;③探索Python 3.2中新GIL的改进及其局限性;④思考未来改进GIL的方向和可能性。 其他说明:本文不仅提供了理论分析,还结合了大量的实验数据和图表,帮助读者更直观地理解GIL的行为。此外,作者强调了GIL存在的必要性和复杂性,提醒读者不要因GIL的存在而完全放弃使用线程,而是应该深入了解其工作机制,以更好地应对实际编程中的挑战。

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