【Python】多线程机制

Python中的线程是操作系统的原生线程，Python虚拟机内部使用一个全局解释器锁（Global Interpreter Lock，GIL）来互斥线程对Python虚拟机的使用。

0x01 GIL与线程调度

为了支持多线程，一个基本的要求就是需要实现不同线程对共享资源访问的互斥，这正是引入GIL的根本原因。

Python中的GIL是一个非常霸道的互斥实现：在一个线程拥有了解释器（获得了GIL）的访问权限后，其他所有的线程都必须等待它释放解释器的访问权限，即使这些线程的下一条指令并不会互相影响。

初看上去，感觉这样的机制粒度太大了。我们似乎只需要将可能被多个线程访问的资源保护起来即可，对于不会被多个线程访问的资源，完全可以不用保护。

在Python发展历史中，这样的方案出现过，但是经过测试证实，效率没有GIL好。

GIL的机制，导致多处理器的情形退化为单处理器（多处理器可以同时执行多个线程），性能大打折扣。

Python线程机制模型

对于线程调度机制而言，同操作系统的进程调度一样，最关键的是要解决两个问题：

• 在何时挂起当前线程，选择处于等待状态的下一个线程？
• 在众多处于等待状态的线程中，选择激活哪一个线程？

何时进行线程调度呢？

这个是由Python自身决定的。操作系统是怎样进行进程的切换的：当一个进程执行了一段时间后，发生了时钟中断，操作系统响应时钟中断，并在这时开始进行进程的调度。

同样，Python也是通过软件模拟了时钟中断，来激活线程的调度。

Python字节码解释器的工作原理是按照指令的顺序一条一条的顺序执行，Python内部维护着一个数值N（这个数值N就是Python内部的时钟），意味着Python在执行了N条指令以后应该立即启动线程调度机制。

可以通过sys.getcheckinterval()来获取这个值，也可以通过sys.setcheckinterval()来更改这个值。

在Python内部也使用这个值来检查是否有异步的事件（event）发生，需要处理。

选择哪个等待线程来执行？

不知道。

这个选择机制Python交给了底层操作系统来解决。

也就是说，Python借助了底层操作系统所提供的线程调度机制来选择下一个使用Python解释器的线程是哪一个。

上面的解释就意味着，Python中的线程实际上就是操作系统所支持的原生线程，而不是模拟出来的。

Python的多线程机制正是建立在操作系统的原生线程的基础之上，对应不同的操作系统有不同的实现。然而最终，在各不相同的原生线程的基础之上，Python提供了一套统一的抽象机制，给Python的使用者一个简单方便的多线程工具箱（thread、threading）。

0x02 初见Python Thread

0x03 Python线程的创建

0x04 Python线程的调度

0x05 Python子线程的销毁

0x06 Python线程的用户级互斥与同步

0x07 高级线程库——threading