PythonGIL 中的自由线程模式已禁用）

Python 3.13 最近刚刚发布，具有一个令人惊叹的新功能，称为“自由线程模式”。当您使用线程时，这对于代码的性能来说是一个很大的改进。本文展示了如何启用此功能（默认情况下不启用）并展示“自由线程模式”对代码性能的影响。

安装免费线程Python

Windows 和 MacOS 用户

对于 Windows 和 MacOS 用户，只需从 Python 网站下载最新的安装程序即可。当您安装Python时，当您选择“自定义安装”选项时，会有一个启用“自由线程模式”的复选框。

Ubuntu 用户

对于 Ubuntu 用户，您可以通过在终端中运行以下命令来启用此功能：

sudo add-apt-repository ppa:deadsnakes
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3.13-nogil

验证自由线程模式已启用

安装包后，您可以使用 python3.13（原始）和 python3.13-nogil 或 python3.13t（免费线程 Python）运行代码。

查看这篇文章，了解有关如何在 Linux 发行版上安装 Python 3.13 实验版的更多详细信息。

要验证您的 Python 是否启用了“自由线程模式”，您可以使用以下命令：

python3.13t -VV
Python 3.13.0 experimental free-threading build (main, Oct  8 2024, 08:51:28) [GCC 11.4.0]

自由线程模式性能

实验设置

让我们看看自由线程模式对下面简单代码的影响：

• 我有一个函数工作者，它执行一些计算并返回 0 到 1000 万之间的数字总和。
• 我有“测试 1”来按顺序运行工作函数 5 次。
• 我有“测试 2”来使用多个线程并行运行工作函数，线程数为 5。
• 我确实测量了这两个测试的执行时间。

import sys
import threading
import time

print("Python version : ", sys.version)

def worker():
    sum = 0
    for i in range(10000000):
        sum += i


n_worker = 5
# Single thread

start = time.perf_counter()
for i in range(n_worker):
    worker()
print("Single Thread: ", time.perf_counter() - start, "seconds")


# Multi thread
start = time.perf_counter()
threads = []
for i in range(n_worker):
    t = threading.Thread(target=worker)

    threads.append(t)
    t.start()

for t in threads:
    t.join()
print("Multi Thread: ", time.perf_counter() - start, "seconds")

稍后，我将使用普通 Python（python3.13 二进制文件）和免费线程 Python（pypy3.13t 二进制文件）运行此代码。

结果

首先，使用python3.13运行测试：

python3.13 gil_test.py 
Python version :  3.13.0 (main, Oct  8 2024, 08:51:28) [GCC 11.4.0]
Single Thread:  1.4370562601834536 seconds
Multi Thread:  1.3681392602156848 seconds

然后，使用 pypy3.13t 运行测试：

python3.13t gil_test.py 
Python version :  3.13.0 experimental free-threading build (main, Oct  8 2024, 08:51:28) [GCC 11.4.0]
Single Thread:  1.862126287072897 seconds
Multi Thread:  0.3931183419190347 seconds

我也尝试使用 python3.11:

python3.11 gil_test.py 
Python version :  3.11.3 (main, Apr 25 2023, 16:40:23) [GCC 11.3.0]
Single Thread:  1.753435204969719 seconds
Multi Thread:  1.457715731114149 seconds

结果分析

Python默认有GIL（Global Interpreter Lock）锁定机制，使得多线程实际上并不是并行的。可以看到单线程的时间处理和多线程类似。

使用python3.11t（自由线程模式），多线程性能比单线程快很多。所以，多线程现在实际上是并行的。

但是，你有没有发现 python3.13t 中的单线程测试比 pypy3.13 慢一点？

我不太明白为什么，所以如果你有任何解释请告诉我。

结论

我认为在python中使用多线程进行并行处理是很好的。但是，如果没有GIL锁定机制，则需要开发人员注意“线程安全”，即。在线程之间共享数据。

此外，我们需要等待库和包更新才能完全支持自由线程模式。这就是为什么现在默认情况下不启用“自由线程模式”的原因之一。但是，我认为这将是未来的一个很好的功能。

以上是PythonGIL 中的自由线程模式已禁用）的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！