Bayang-bayang GIL: Meneroka sisi gelap konkurensi Python

Intipati GIL

GIL ialah mutex lock yang digunakan untuk menyerikan akses kepada objek penterjemah CPython dalam penterjemah python. Ia memastikan thread keselamatan dengan menghalang berbilang thread daripada mengubah suai dikongsi struktur data serentak. Apabila benang memperoleh GIL, ia mempunyai akses eksklusif kepada penterjemah, dan utas lain mesti menunggu sehingga GIL dikeluarkan.

Impak GIL

GIL mempunyai kesan yang ketara pada konkurensi Python. Memandangkan hanya satu thread boleh melaksanakan bytecode pada masa yang sama, apabila satu thread menjalankan pengiraan intensif, thread lain akan disekat dan tidak dapat dilaksanakan serentak. Ini amat bermasalah pada sistem berbilang teras, kerana hanya satu teras boleh digunakan untuk melaksanakan kod Python.

Demo GIL

Kod berikut menunjukkan kesan GIL pada konkurensi Python:

import threading
import time

def worker():
while True:
# 模拟计算密集型操作
time.sleep(0.1)

# 创建多个线程并启动它们
threads = []
for i in range(4):
thread = threading.Thread(target=worker)
threads.append(thread)
thread.start()

# 等待所有线程完成
for thread in threads:
thread.join()

Tanpa GIL, kesemua 4 utas akan berjalan serentak dan menggunakan semua teras yang ada. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh GIL, benang ini akan bersiri, mengakibatkan kemerosotan prestasi.

Pintas GIL

Walaupun GIL mengehadkan konkurensi sebenar dalam Python, terdapat beberapa teknik yang boleh anda gunakan untuk mengatasinya:

• Berbilang proses: Buat berbilang proses Python, setiap satu dengan GILnya sendiri, membenarkan pelaksanaan selari sebenar.
• Pustaka concurrency pihak ketiga: Gunakan perpustakaan pihak ketiga seperti asyncio, Gevent atau Tornado, yang menyediakan model concurrency mereka sendiri, memintas GIL.
• Cython: Mengkompil kod Python ke dalam sambungan C, mendayakan konkurensi GIL-agnostik.

Alternatif

Sebagai tambahan kepada teknik untuk memintas GIL, terdapat alternatif yang tersedia untuk konkurensi dalam Python:

• Coroutine: Gunakan coroutine untuk membenarkan berbilang tugasan dijeda dan disambung semula dalam urutan yang sama, sekali gus mencapai pseudo-concurrency.
• Pengaturcaraan dipacu peristiwa: Gunakan rangka kerja didorong peristiwa seperti asyncio untuk menjadualkan dan melaksanakan tugas apabila acara yang tersedia berlaku.

Kesimpulan

GIL ialah faktor pengehad dalam konkurensi Python yang boleh mengehadkan keselarian pengiraan intensif yang dijalankan pada sistem berbilang teras. Walaupun terdapat teknik untuk memintas atau menggantikan GIL, memahami impaknya adalah penting untuk mengoptimumkan prestasi aplikasi Python anda. Dengan menimbang pendekatan konkurensi yang berbeza, pembangun boleh memaksimumkan kuasa Python sambil mengelakkan pengehadan GIL.

Atas ialah kandungan terperinci Bayang-bayang GIL: Meneroka sisi gelap konkurensi Python. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!