第
Python多线程、多进程详细整理
线程在进程下行进(单纯的车厢无法运行)
一个进程可以包含多个线程(一辆火车可以有多个车厢)
不同进程间数据很难共享(一辆火车上的乘客很难换到另外一辆火车,比如站点换乘)
同一进程下不同线程间数据很易共享(A车厢换到B车厢很容易)
进程要比线程消耗更多的计算机资源(采用多列火车相比多个车厢更耗资源)
进程间不会相互影响,一个线程挂掉将导致整个进程挂掉(一列火车不会影响到另外一列火车,但是如果一列火车上中间的一节车厢着火了,将影响到该趟火车的所有车厢)
进程可以拓展到多机,进程最多适合多核(不同火车可以开在多个轨道上,同一火车的车厢不能在行进的不同的轨道上)
进程使用的内存地址可以上锁,即一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。(比如火车上的洗手间)-互斥锁(mutex)
进程使用的内存地址可以限定使用量(比如火车上的餐厅,最多只允许多少人进入,如果满了需要在门口等,等有人出来了才能进去)-信号量(semaphore)
Python全局解释器锁GIL
全局解释器锁(英语:GlobalInterpreterLock,缩写GIL),并不是Python的特性,它是在实现Python解析器(CPython)时所引入的一个概念。由于CPython是大部分环境下默认的Python执行环境。所以在很多人的概念里CPython就是Python,也就想当然的把GIL归结为Python语言的缺陷。那么CPython实现中的GIL又是什么呢?来看看官方的解释:
ThemechanismusedbytheCPythoninterpretertoassurethatonlyonethreadexecutesPythonbytecodeatatime.ThissimplifiestheCPythonimplementationbymakingtheobjectmodel(includingcriticalbuilt-intypessuchasdict)implicitlysafeagAInstconcurrentaccess.Lockingtheentireinterpretermakesiteasierfortheinterpretertobemulti-threaded,attheexpenseofmuchoftheparallelismaffordedbymulti-processormachines.
Python代码的执行由Python虚拟机(也叫解释器主循环,CPython版本)来控制,Python在设计之初就考虑到要在解释器的主循环中,同时只有一个线程在执行,即在任意时刻,只有一个线程在解释器中运行。对Python虚拟机的访问由全局解释器锁(GIL)来控制,正是这个锁能保证同一时刻只有一个线程在运行。
GIL有什么好处?简单来说,它在单线程的情况更快,并且在和C库结合时更方便,而且不用考虑线程安全问题,这也是早期Python最常见的应用场景和优势。另外,GIL的设计简化了CPython的实现,使得对象模型,包括关键的内建类型如字典,都是隐含可以并发访问的。锁住全局解释器使得比较容易的实现对多线程的支持,但也损失了多处理器主机的并行计算能力。
在多线程环境中,Python虚拟机按以下方式执行:
设置GIL
切换到一个线程去运行
运行直至指定数量的字节码指令,或者线程主动让出控制(可以调用sleep(0))
把线程设置为睡眠状态
解锁GIL
再次重复以上所有步骤
Python3.2前,GIL的释放逻辑是当前线程遇见IO操作或者ticks计数达到100(ticks可以看作是python自身的一个计数器,专门做用于GIL,每次释放后归零,这个计数可以通过sys.setcheckinterval来调整),进行释放。因为计算密集型线程在释放GIL之后又会立即去申请GIL,并且通常在其它线程还没有调度完之前它就已经重新获取到了GIL,就会导致一旦计算密集型线程获得了GIL,那么它在很长一段时间内都将占据GIL,甚至一直到该线程执行结束。
Python3.2开始使用新的GIL。新的GIL实现中用一个固定的超时时间来指示当前的线程放弃全局锁。在当前线程保持这个锁,且其他线程请求这个锁时,当前线程就会在5毫秒后被强制释放该锁。该改进在单核的情况下,对于单个线程长期占用G