Python——全局解释器锁

什么是 GIL？

  • 全局解释器锁（Global Interpreter Lock，GIL）是 Python 解释器（如 CPython）中的一个机制，它确保在同一时刻只有一个线程执行 Python 字节码
  • GIL 的存在意味着：即使在多核处理器上 ，多个线程也无法真正并行执行 Python 代码

GIL 存在的原因

  • GIL 的存在主要是为了保护 Python 解释器的内部状态，避免多线程同时修改导致的数据竞争问题
  • 由于 Python 的内存管理不是线程安全的，GIL 提供了一种简单的解决方案来保证线程安全

GIL对多线程的影响

  • GIL对多线程程序的影响取决于线程执行的任务类型：
    • CPU密集型任务 ：这类任务主要是进行大量的计算，需要频繁使用CPU
      • GIL使得，即使使用多线程，多个 CPU 核心也无法同时执行 Python 代码
      • 多线程在 CPU 密集型任务上的表现可能比单线程更差，因为线程切换会带来额外的开销
    • I/O密集型任务 ：这类任务主要是进行输入输出操作，如网络请求、文件读写等
      • 在执行 I/O 操作时，线程会释放 GIL，允许其他线程执行
      • 多线程在I/O密集型任务上可以显著提高性能

如何规避 GIL 的限制

  • 使用多进程（常用） ：multiprocessing模块允许创建多个进程，每个进程都有自己的 Python 解释器和 GIL，因此可以真正并行执行 CPU 密集型任务
  • 使用 C 扩展（不常用） ：将关键部分的代码用 C 语言实现，并在 C 扩展中释放 GIL。这样可以让C代码在多核处理器上并行执行