[python笔记] Gil全局解释锁和线程互斥锁的关系

Gil全局解释锁延伸扩展

作用 : 保证同一时刻只有一个线程能使用到cpu

解释 : 当我们使用多线程的时候,在一个进程中只有一个GIL锁,那么这多个线程中谁拿到GIL谁就可以使用cpu(ps:多个进程有多个Gil锁)

问题1: 什么时候会释放Gil锁,

答:  1.遇到像 i/o操作这种 会有时间空闲情况 造成cpu闲置的情况会释放Gil

      2会有一个专门ticks进行计数 一旦ticks数值达到100这个时候释放Gil锁 线程之间开始竞争Gil锁(说明:ticks这个数值可以进行设置来延长或者缩减获得Gil锁的线程使用cpu的时间)

问题2: 互斥锁和Gil锁的关系

Gil锁  :保证同一时刻只有一个线程能使用到cpu

互斥锁 : 多线程时,保证修改共享数据时有序的修改,不会产生数据修改混乱

首先假设只有一个进程,这个进程中有两个线程 Thread1,Thread2, 要修改共享的数据data, 并且有互斥锁

执行以下步骤

(1)多线程运行，假设Thread1获得GIL可以使用cpu，这时Thread1获得 互斥锁lock,Thread1可以改date数据(但并没有开始修改数据)

(2)Thread1线程在修改date数据前发生了 i/o操作 或者 ticks计数满100

(注意就是没有运行到修改data数据),这个时候 Thread1 让出了Gil,Gil锁可以被竞争

(3) Thread1 和 Thread2 开始竞争Gil (注意:如果Thread1是因为i/o 阻塞 让出的Gil Thread2必定拿到Gil,如果Thread1是因为ticks计数满100让出Gil这个时候Thread1 和 Thread2 公平竞争)

(4)假设 Thread2正好获得了GIL, 运行代码去修改共享数据date,由于Thread1有互斥锁lock，所以Thread2无法更改共享数据date,这时Thread2让出Gil锁, GIL锁再次发生竞争

(5)假设Thread1又抢到GIL，由于其有互斥锁Lock所以其可以继续修改共享数据data,当Thread1修改完数据释放互斥锁lock,Thread2在获得GIL与lock后才可对data进行修改

以上描述了 互斥锁和Gil锁的 一个关系

总结:

1.线程锁是fine-grained(细粒度)的锁，程序员需要自行加/解锁来保证线程安全;

2.全局解释锁是coarse-grained(粗粒度)的锁，语言层面本身维护着一个全局的锁机制用来保证线程安全;

前一种方式比较典型的是 Java, Jython 等, 后一种方式比较典型的是 CPython (即Python)。

所以，线程互斥锁和全局解释锁的关系，前一个是程序自定义的线程锁，后一个是CPython强加给解释器的全局线程锁，从本质上来讲，两者并没有太大区别，都是为了线程安全而设计的，只是GIL比较恶心，没法移除，并强行执行，导致python的多线程成为伪并发的多线程，每一时刻，python一个进程下有且只有一个线程能获取到GIL锁执行任务。