浅谈Python的GIL机制

python多线程

实验：

• 开启两个线程
• 一个线程sleep 4s 死循环打印
• 另外一个线程sleep 1s 死循环打印

结果：会正常的交替运行
结论：一个线程被阻塞的时候，CPU会被释放，然后另外一个线程被执行。。

使用python为例子

参考资料：

[http://zhuoqiang.me/python-thread-gil-and-ctypes.html](http://zhuoqiang.me/python-thread-gil-and-ctypes.html)

所有Thread的PID都与主程序相同，而每个Process都有一个不同的PID要

单线程

使用如下的代码：

#!coding=utf8
"""
使用多核
"""
import sys
sys.path.append('../../')

if __name__ == "__main__":
   print("start run here")
   while True:
       a = 4 / 34.0
   print('end run here')

开始运行前

image.png

使用
python expmultiprocess.py

开始运行后

image.png

可以看出，占满一个核心的所有资源了。

主线程外再开启一个线程

image.png

可以看出：

1. 有两个进程号。PID是不一样的。
2. 所有的CPU并没有占満

因为GIL的原因：

1. 单进程单线程可以占用并占满一个核心。
2. 单进程多线程可以占用多核心但无法占满，只会分时复用。

GIL全局解释器锁

参考资料：http://zhuoqiang.me/python-thread-gil-and-ctypes.html

GIL 的全程为 Global Interpreter Lock ，意即全局解释器锁。
在 Python 语言的主流实现 CPython 中，GIL 是一个货真价实的全局线程锁，在解释器解释执行任何 Python 代码时，都需要先获得这把锁才行，在遇到 I/O 操作时会释放这把锁。如果是纯计算的程序，没有 I/O 操作，解释器会每隔 100 次操作就释放这把锁，让别的线程有机会执行，这个次数可以通过sys.setcheckinterval。
所以虽然 CPython 的线程库直接封装操作系统的原生线程，但 CPython 进程做为一个整体，同一时间只会有一个获得了 GIL 的线程在跑，其它的线程都处于等待状态等着 GIL 的释放。这也就解释了我们上面的实验结果：虽然有两个死循环的线程，而且有两个物理 CPU 内核，但因为 GIL 的限制，两个线程只是做着分时切换，总的 CPU 占用率还略低于 50％。

以java为例子

Java的多线程是完全可以把多个核心跑满的。

package com.data;

public class ThreadDemo extends Thread {

public ThreadDemo() {

}

public void run() {

while (true) {

continue;

}

}

public static void main(String[] args) {

try {

ThreadDemo h1 = new ThreadDemo();

h1.start();

ThreadDemo h2 = new ThreadDemo();

h2.start();

ThreadDemo h3 = new ThreadDemo();

h3.start();

h1.join();

h2.join();

h3.join();

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

里面开启了三个线程，然后CPU三个核心都跑满了。

image.png

使用pyspark运行

Python可以通过一些专门的数据处理框架来实现高效利用CPU，直接所有的核心都利用起来了。不用自己再去写并行计算的内容结构了。

image.png