Warum werden Warteschlangen gegenüber Listen bevorzugt, wenn mehrere Threads verwendet werden?

Warum Warteschlangen mit mehreren Threads verwenden?

Bei der Arbeit mit mehreren Threads wird häufig empfohlen, Warteschlangen anstelle von Listen zu verwenden. Dies wirft die Frage auf, ob Listen bei gleichzeitigem Zugriff von Natur aus unsicher sind.

Thread-Sicherheit von Listen

Entgegen der landläufigen Meinung sind Listen selbst in Python threadsicher. Implementierungen wie CPython stellen sicher, dass der Zugriff auf Listen durch die GIL (Global Interpreter Lock) geschützt ist, während andere Implementierungen feinkörnige Sperren oder synchronisierte Datentypen verwenden. Daher können Listen selbst nicht durch gleichzeitigen Zugriff beschädigt werden.

Datenintegrität mit Listen

Während Listen als Datenstrukturen geschützt sind, sind die darin enthaltenen Daten jedoch nicht geschützt. Betrachten Sie die folgende Operation:

L[0] += 1

Diese Inkrementierungsoperation ist nicht atomar, was bedeutet, dass, wenn mehrere Threads versuchen, sie gleichzeitig auszuführen, möglicherweise nicht alle den Wert korrekt erhöhen. Dies liegt daran, dass Aktualisierungen des Listeninhalts nicht synchronisiert werden.

Warteschlangen für gleichzeitigen Zugriff

Um dieses Problem zu beheben, werden Warteschlangen anstelle von Listen verwendet. Warteschlangen bieten von Natur aus atomare Operationen zum Hinzufügen und Entfernen von Elementen und stellen so sicher, dass Änderungen auch dann korrekt verarbeitet werden, wenn mehrere Threads gleichzeitig darauf zugreifen.

Die Verwendung von Warteschlangen hilft, Race Conditions zu vermeiden und stellt sicher, dass das richtige Element abgerufen oder aus der Liste entfernt wird, wodurch Datenbeschädigungen verhindert werden.

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