Предисловие

• существоватьPythonсередина,глобальная блокировка интерпретатора（Global Interpreter Lock, сокращенно GIL）это важная концепция,Это оказало значительное влияние на модель параллельного выполнения интерпретатора Python. В этой статье будут представлены концепция и принцип GIL, а также эффективность многопоточности Python.,И прилагается подробный код для объяснения.

Что такое ГИЛ

• GIL — это мьютекс в интерпретаторе Python.,Это гарантирует, что только один поток может одновременно выполнять байт-код Python. Это означает существованиемногопоточного окружения.,Интерпретатор Python не может одновременно использовать несколько ядер ЦП для параллельного выполнения.,Потому что только один поток может выполнять инструкции байт-кода Python.

Как работает ГИЛ

• Когда интерпретатор Python запускает Pythonкод,он получит GIL,Затем выполните соответствующие инструкции байт-кода. Когда другие потоки хотят выполнить байт-код Python,GIL необходимо сначала получить,Но его можно получить только после того, как текущий поток освободит GIL. поэтому,Только один поток может выполнять байт-код Python в любой момент времени.,Это ГИЛпринцип работы。

Влияние GIL

многопоточность

• Хотя Python полностью поддерживает многопоточное программирование, Но реализация интерпретатора на языке C не является потокобезопасной при полном параллелизме. Фактически, интерпретатор защищен глобальной блокировкой интерпретатора, которая гарантирует, что в любой момент времени выполняется только один поток Python. Самая большая проблема с GIL заключается в том, что программа многопоточности Python не может использовать преимущества многоядерных процессоров. (Например, программа с интенсивными вычислениями, использующая несколько потоков, будет работать только на одном процессоре).
• Следует подчеркнуть, что GIL влияет только на программы, которые сильно зависят от ЦП (например, вычислительные). Если большая часть вашей программы предполагает только ввод-вывод, например сетевое взаимодействие, то использование многопоточности очень подходит. Потому что большую часть времени они проводят в ожидании.
• Для процессорозависимых программ необходимо разобраться с особенностями выполняемых вычислений. Например, оптимизация базового алгоритма может оказаться намного быстрее, чем его запуск с многопоточностью. Аналогично, поскольку Python интерпретируется, если вы переместите эти узкие места производительности в модуль расширения языка C, Скорость также будет увеличиваться очень быстро. Если вы хотите работать с массивами, использование расширения, такого как NumPy, может быть очень эффективным. Наконец, вы также можете рассмотреть другие альтернативные реализации, такие как PyPy, который оптимизирует эффективность выполнения с помощью JIT-компилятора.

многопроцессный

• существовать Python , GIL (Global Interpreter Lock) влияет только на многопоточность и не влияет напрямую на многопроцессный процесс. многопроцессный создается разными Python интерпретатор, поэтому каждый процесс имеет свой собственный независимый ГИЛ, они не влияют друг на друга.

Как устранить недостатки GIL

Пример кода

• версия кода Python 3.x
• Например, как мы оптимизируем следующий код:

# Performs a large calculation (CPU bound)
def some_work(args):
    ...
    return result

# A thread that calls the above function
def some_thread():
    while True:
        ...
        r = some_work(args)
    ...

Как использовать многопроцессный

• Если вы полностью работаете в среде Python, вы можете использовать модуль многопроцессорности для создания пула процессов и использовать его как сопроцессор с отдельным GIL для каждого процесса.

# Processing pool (see below for initiazation)
pool = None

# Performs a large calculation (CPU bound)
def some_work(args):
    ...
    return result

# A thread that calls the above function
def some_thread():
    while True:
        ...
        r = pool.apply(some_work, (args))
        ...

# Initiaze the pool
if __name__ == '__main__':
    import multiprocessing
    pool = multiprocessing.Pool()

Расширьте методы программирования с использованием C

• Основная идея состоит в том, чтобы переложить ресурсоемкие задачи на C.,Независимо от Python,существоватьво время работысуществоватьCкодсерединавыпускатьGIL。 Это можно сделать, вставив в существующийCкод следующий специальный макрос:

#include "Python.h"
...

PyObject *pyfunc(PyObject *self, PyObject *args) {
   ...
   Py_BEGIN_ALLOW_THREADS
   // Threaded C code
   ...
   Py_END_ALLOW_THREADS
   ...
}

• Если вы используете другие инструменты для доступа к C, например библиотеку ctypes Cython, вам не нужно ничего делать. Например,ctypesсуществоватьвызовCбудет автоматически освобожден, когдаGIL。

ссылка

• 12.9 Проблема глобальной блокировки Python

Профиль

👋 привет, я Lorin Лорейн, один Java Разработчик бэкэнд-технологий！девиз：Technology has the power to make the world a better place.

🚀 Моя страсть к технологиям — это моя мотивация продолжать учиться и делиться ими. Мой блог — это место, посвященное экосистеме Java, серверной разработке и новейшим технологическим тенденциям.

🧠 Будучи энтузиастом серверных технологий Java, я не только с энтузиазмом изучаю новые возможности языка и глубину технологий, но также с энтузиазмом делюсь своими идеями и передовым опытом. Я верю, что обмен знаниями и сотрудничество с сообществом могут помочь нам расти вместе.

💡 В моем блоге вы найдете подробные статьи об основных концепциях Java, базовой технологии JVM, часто используемых платформах, таких как Spring и Mybatis, управлении базами данных, таких как MySQL, промежуточном программном обеспечении для обработки сообщений, таком как RabbitMQ, Rocketmq и т. д., оптимизации производительности, и т. д. Я также поделюсь некоторыми советами по программированию и методами решения проблем, которые помогут вам лучше освоить программирование на Java.

🌐 Я поощряю взаимодействие и создание сообщества, поэтому, пожалуйста, оставляйте свои вопросы, предложения или запросы по темам и дайте мне знать, что вас интересует. Кроме того, я буду делиться последними новостями Интернета и технологий, чтобы вы всегда были в курсе последних событий в мире технологий. Я с нетерпением жду возможности вместе с вами двигаться вперед по пути технологий и исследовать безграничные возможности мира технологий.

📖 Следите за обновлениями моего блога и давайте вместе стремиться к техническому совершенству.

Я участвую в последнем конкурсе эссе для специального учебного лагеря Tencent Technology Creation 2024. Приходите и разделите со мной приз!