Mendedahkan rahsia Python GIL: sekatan jalan kepada pengaturcaraan serentak berbilang benang

python GIL (Global Interpreter Lock) ialah kunci mutex yang memastikan hanya satu benang boleh melaksanakan Pythonbytecode pada satu masa. Ini mengehadkan prestasi berbilang benangpengaturcaraan serentak, tetapi ia juga memastikan kestabilan dan keselamatan jurubahasa Python.

Prinsip GIL

GIL ialah kunci global, yang terletak dalam penterjemah Python. Apabila benang ingin melaksanakan kod bait Python, ia mesti mendapatkan GIL terlebih dahulu. Jika GIL sudah dipegang oleh benang lain, maka benang ini mesti menunggu sehingga GIL dilepaskan.

Pemerolehan dan pelepasan GIL adalah kedua-dua operasi atom, yang bermaksud ia hanya boleh dilaksanakan oleh satu utas pada masa yang sama. Ini memastikan bahawa GIL tidak dipegang oleh berbilang benang pada masa yang sama, dengan itu mengelakkan perlumbaan data dan kebuntuan.

Kelebihan dan keburukan GIL

Kelebihan GIL ialah ia memastikan kestabilan dan keselamatan penterjemah Python. Memandangkan hanya satu utas boleh melaksanakan kod bait Python pada masa yang sama, perlumbaan data dan kebuntuan tidak akan berlaku. Ini sangat penting untuk beberapa aplikasi yang perlu memastikan konsistensi data.

Kelemahan GIL ialah ia mengehadkan prestasi

concurrency pengaturcaraan Python berbilang benang. Memandangkan hanya satu utas boleh melaksanakan kod bait Python pada satu masa, apabila berbilang utas berjalan pada masa yang sama, utas ini mesti bersaing untuk GIL, yang akan menyebabkan kemerosotan prestasi.

Alternatif kepada GIL

Untuk beberapa aplikasi yang memerlukan prestasi

konkurensi tinggi, GIL adalah halangan. Untuk menyelesaikan masalah ini, komuniti Python telah menghasilkan beberapa alternatif kepada GIL, seperti:

• Pengaturcaraan berbilang proses: Pengaturcaraan berbilang proses ialah kaedah pengaturcaraan serentak yang membolehkan berbilang proses berjalan pada masa yang sama. Dalam pengaturcaraan pelbagai proses, setiap proses mempunyai GIL sendiri, jadi tidak ada masalah persaingan GIL. Walau bagaimanapun, pengaturcaraan berbilang proses juga mempunyai beberapa kelemahan, seperti overhed komunikasi yang tinggi antara proses.
• Pengaturcaraan tak segerak: Pengaturcaraan tak segerak ialah kaedah pengaturcaraan serentak yang membolehkan satu utas mengendalikan berbilang tugas pada masa yang sama. Dalam pengaturcaraan tak segerak, apabila tugasan perlu menunggu, benang tidak akan disekat dan boleh terus melaksanakan tugas lain. Ini boleh meningkatkan prestasi konkurensi, tetapi pengaturcaraan tak segerak juga memerlukan pengaturcara untuk menulis kod yang lebih kompleks.

Ringkasan

GIL ialah kunci penting dalam Python, yang memastikan kestabilan dan keselamatan penterjemah Python. Walau bagaimanapun, GIL juga mengehadkan prestasi pengaturcaraan serentak berbilang benang Python. Untuk sesetengah aplikasi yang memerlukan prestasi konkurensi yang tinggi, GIL adalah halangan. Untuk menyelesaikan masalah ini, komuniti Python telah mencadangkan pelbagai alternatif kepada GIL, seperti pengaturcaraan pelbagai proses dan pengaturcaraan tak segerak.

Kod demo Python GIL

Kod berikut menunjukkan cara menggunakan GIL Python:

import threading

# 创建一个全局变量
global_variable = 0

# 创建一个线程函数
def increment_global_variable():
global global_variable
for i in range(1000000):
global_variable += 1

# 创建两个线程
thread1 = threading.Thread(target=increment_global_variable)
thread2 = threading.Thread(target=increment_global_variable)

# 启动两个线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待两个线程结束
thread1.join()
thread2.join()

# 打印全局变量的值
print(global_variable)

Jalankan kod ini, anda akan mendapati bahawa nilai pembolehubah global bukanlah 2000000, tetapi kurang daripada nilai ini. Ini kerana kewujudan GIL menyekat dua utas daripada melaksanakan kod bait Python pada masa yang sama, menyebabkan dua utas tidak boleh mengendalikan pembolehubah global pada masa yang sama.

Atas ialah kandungan terperinci Mendedahkan rahsia Python GIL: sekatan jalan kepada pengaturcaraan serentak berbilang benang. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!