GIL全局解释器锁

GIL:又叫全局解释器锁,每个线程在执行的过程中都需要先获取GIL,保证同一时刻只有一个线程在运行,目的是解决多线程同时竞争程序中的全局变量而出现的线程安全问题。它并不是python语言的特性,仅仅是由于历史的原因在CPython解释器中难以移除,因为python语言运行环境大部分默认在CPython解释器中。

多线程下每个线程在执行的过程中都需要先获取GIL,保证同一时刻只有一个线程在运行。

由于GIL的存在,即使是多线程,事实上同一时刻只能保证一个线程在运行,既然这样多线程的运行效率不就和单线程一样了吗,那为什么还要使用多线程呢?

由于以前的电脑基本都是单核CPU,多线程和单线程几乎看不出差别,可是由于计算机的迅速发展,现在的电脑几乎都是多核CPU了,这时差别就出来了:即使在多核CPU中,多线程同一时刻也只有一个线程在运行,这样不仅不能利用多核CPU的优势,反而由于每个线程在多个CPU上是交替执行的,导致在不同CPU上切换时造成资源的浪费,反而会更慢。即原因是一个进程只存在一把gil锁,当在执行多个线程时,内部会争抢gil锁,这会造成当某一个线程没有抢到锁的时候会让cpu等待,进而不能合理利用多核cpu资源。

说到在这里要先介绍两个概念:计算密集型IO密集型

计算密集型:要进行大量的数值计算,例如进行上亿的数字计算、计算圆周率、对视频进行高清解码等等。这种计算密集型任务虽然也可以用多任务完成,但是花费的主要时间在任务切换的时间。这类情况使用多进程实现多任务,可以充分利用多核cpu。

IO密集型:涉及到网络请求(time.sleep())、磁盘IO的任务都是IO密集型任务,这类任务的特点是CPU消耗很少,任务的大部分时间都在等待IO操作完成(因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度)。这类情况使用多线程实现多任务,速度要超过单线程的。

解决GIL问题的方案:

  • 使用其他语言的解释器,如java的解释器jython
  • 使用其它语言实现多线程,例如C,Java
  • 使用多进程,是可以利用多核的CPU资源的