python的GIL锁

Posted 2021-03-25 西西嘛呦

由GIL锁锁延伸出来的一系列知识：线程、进程等

进程：系统运行的一个程序，是系统分配资源的基本单位。

线程：是进程中执行运算的最小单位，是处理机调度的基本单位。

处理机：是计算机中存储程序和数据，并按照程序规定的步骤执行指令的部件。包括中央处理器、主存储器、I/O接口。

程序：程序是描述处理机完成某任务的指令序列。

指令：处理机能够解释、直接执行的信息单位。

计算机系统：处理机+外围设备。

并行：多个cpu同时执行多个任务，假设有两个程序，这两个程序在两个不同的cpu上同时运行。

并发：单个cpu交替执行多个任务，假设有两个程序，这两个在该cpu上交替进行运行，而不是同时运行，只是由于执行的时间太快，让人误以为是在“同时进行”。执行的先后取决于对时间片资源的竞争。其中两种并发关系是同步和互斥。

同步：不是指同时进行，指线程之间按一定顺序进行运行，当前一个线程结束时，下一个线程才能够运行。

异步：线程不可以同时进行运行。

（1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位。
（2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。同一进程中的多个线程共享代码段(代码和常量)，数据段(全局变量和静态变量)，扩展段(堆存储)。但是每个线程拥有自己的栈段，栈段又叫运行时段，用来存放所有局部变量和临时变量。
（3）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。
（4）线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。
如果把上课的过程比作进程，那么每个学生就是一个线程，他们共享教室，即线程共享进程的内存空间。每一个时刻，只能一个学生问老师问题，老师回答完毕，轮到下一个。即线程在一个时间片内占有cpu。

 

用C语言写的python解释器存在GIL，python语言本身是不存在GIL的 。GIL是cpython的全局解释器锁，而且只有一个。当同一进程中存在多个线程运行，一个线程在运行python程序的时候会占用Python解释器（即获得GIL），使该进程内的其他线程无法运行，等该线程运行完成后，其他线程才能运行。即使是在多核况下，也只能发挥单核的性能。

什么时候释放锁？

（1）对于i/o的线程，是不需要cpu的，也就是cpu空闲的时候。

（2）对于cpu密集型的线程，cpu会一直被占用进行计算，此时有一个指令计数器，当一个线程执行了一定数量的指令时（100），GIL就会被释放，释放后多个线程对GIL进行竞争。

解决GIL的方法？

（1）在使用多线程时，使用其他语言；

（2）换一种Python解释器；

（3）使用多进程；

GIL和互斥锁有什么区别？

互斥锁：修改数据时有序的更改，不产生数据的混乱。

 一张图解决，注意：互斥不是线程之间按一定顺序执行，而是在同一时间只能执行一个线程。