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update Python Handbook: GIL
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MarcelArthur committed Nov 26, 2020
1 parent 74ef2be commit 4675685
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50 changes: 49 additions & 1 deletion Python Handbook.md
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Expand Up @@ -68,6 +68,51 @@ Python中有一个被称为Global Interpreter Lock(GIL)的东西,它会确

可以通过多进程实现多核任务。

## GIL(Global Interpreter Lock)
全局解释器锁

全局解释器锁(Global Interpreter Lock)是计算机程序设计语言解释器用于同步线程的一种机制,它使得任何时刻仅有一个线程在执行。即便在多核处理器上,使用 GIL 的解释器也只允许同一时间执行一个线程,常见的使用 GIL 的解释器有CPython与Ruby MRI。可以看到GIL并不是Python独有的特性,是解释型语言处理多线程问题的一种机制而非语言特性。

### GIL的设计初衷?
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<summary>展开</summary>
单核时代高效利用CPU, 针对解释器级别的数据安全(不是thread-safe 线程安全)。
首先需要明确的是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。当Python虚拟机的线程想要调用C的原生线程需要知道线程的上下文,因为没有办法控制C的原生线程的执行,所以只能把上下文关系传给原生线程,同理获取结果也是线
程在python虚拟机这边等待。那么要执行一次计算操作,就必须让执行程序的线程组串行执行。
</details>

### 为什么要加在解释器,而不是在其他层?
<details>
<summary>展开</summary>
GIL锁加在解释器一层,也就是说Python调用的Cython解释器上加了GIL锁,因为你python调用的所有线程都是原生线程。原生线程是通过C语言提供原生接口,相当于C语言的一个函数。你一调它,你就控制不了了它了,就必须等它给你返回结果。只要已通过python虚拟机
,再往下就不受python控制了,就是C语言自己控制了。加在Python虚拟机以下加不上去,只能加在Python解释器这一层。
</details>

### GIL的实现是线程不安全?为什么?
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<summary>展开</summary>
是不安全的,具体情况要分类讨论。

单核情况下:

![单核情况下——线程不安全](https://images2017.cnblogs.com/blog/1088183/201709/1088183-20170926140930839-80064182.png)

> 解释:
> 1. 到第5步的时候,可能这个时候python正好切换了一次GIL(据说python2.7中,每100条指令会切换一次GIL),执行的时间到了,被要求释放GIL,这个时候thead 1的count=0并没有得到执行,而是挂起状态,count=0这个上下文关系被存到寄存器中.
> 2. 然后到第6步,这个时候thead 2开始执行,然后就变成了count = 1,返回给count,这个时候count=1.
> 3. 然后再回到thead 1,这个时候由于上下文关系,thead 1拿到的寄存器中的count = 0,经过计算,得到count = 1,经过第13步的操作就覆盖了原来的count = 1的值,所以这个时候count依然是count = 1,所以这个数据并没有保护起来。
python2.x和3.x都是在执行IO操作的时候,强制释放GIL,使其他线程有机会执行程序。

Python2.x Python使用计数器ticks计算字节码,当执行100个字节码的时候强制释放GIL,其他线程获取GIL继续执行。ticks可以看作是Python自己的计数器,专门作用于GIL,释放后归零,技术可以调整。

Python3.x Python使用计时器,执行时间达到阈值后,当前线程释放GIL。总体来说比Python3.x对CPU密集型任务更好,但是依然没有解决问题。

多核情况下:

多个CPU情况下,单个CPU释放GIL锁,其他CPU上的线程也会竞争,但是CPU-A可能又马上拿到了GIL,这样其他CPU上的线程只能继续等待,直到重新回到待调度状态。造成多线程在多核CPU情况下,效率反而会下降,出现了大量的资源浪费。
</details>

## 什么是装饰器?

## Python 中的垃圾回收机制?
Expand Down Expand Up @@ -125,4 +170,7 @@ print(a is b)

### 参考
- [生成器 - 廖雪峰的官方网站](https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017318207388128)
- [Python中的is和==的区别](https://www.cnblogs.com/yjtxin/p/11793243.html)
- [Python中的is和==的区别](https://www.cnblogs.com/yjtxin/p/11793243.html)
- [为什么Python多线程无法利用多核](https://www.mdeditor.tw/pl/pXhj)
- [GIL锁、线程锁(互斥锁)、递归锁(RLock)](https://www.cnblogs.com/Keep-Ambition/p/7596098.html)

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