Python--GIL锁_python中的gil锁

一、进程与线程

1.进程

操作系统进行资源分配和调度的基本单位，多个进程之间相互独立。

2.线程

CPU进行资源分配和调度的基本单位，线程是进程的一部分，是比进程更小的能独立运行的基本单位，一个进程下的多个线程可以共享进程的多个资源。

二、GIL锁

1、GIL定义

全局解释器锁，简单来说是一个互斥锁，每个线程在执行的过程都需要先获取GIL，保证同一时刻只有一个线程可以执行代码。

2、GIL的准则

1）当前执行线程必须持有GIL

2）当线程遇到 IO的时、时间片到时或遇到阻塞时, 会释放GIL（Python 3.x使用计时器----执行时间达到阈值后，当前线程释放GIL，或Python 2.x，tickets计数达到100。）

三、多线层不能充分利用多核GPU的优势

1、CPU密集采用多进程，假如IO操作少，用多线程的话，因为线程共享一个全局解释器锁，当前运行的线程会霸占GIL，其他线程没有GIL，就不能充分利用多核CPU的优势。

计算密集型--采用多进程（耗时2秒左右）

from multiprocessing import Process
import time
from threading import Thread
 
def foo():
    res = 1.1
    for i in range(1, 100000000):
        res *= i
 
if __name__ == '__main__':
    l = []
    start_time = time.time()
    for i in range(8):
        p = Process(target=foo)
        p.start()  # 启动进程,并调用该子进程中的p.run(),p.run()调用target指定的函数
        l.append(p)
    for p in l:
        p.join()  # 主进程等待所有子进程p执行完毕，才执行
 
    print(time.time() - start_time)

计算密集型--采用多线程（耗时37秒） 

from multiprocessing import Process
import time
from threading import Thread
def foo():
    res = 1.1
    for i in range(1, 100000000):
        res *= i
 
if __name__ == '__main__':
    l = []
    start_time = time.time()
    for i in range(8):
        p = Thread(target=foo)
        p.start()
        l.append(p)
    for p in l:
        p.join()
 
    print(time.time() - start_time)

2、IO操作密集采用多线程，在用户输入，sleep的时候，可以切换到其他线程执行，减少等待时间。常见IO密集型任务：网络IO（抓取网页数据）、磁盘操作（读写文件）、键盘输入。

IO密集型--采用多进程（耗时19秒）

def foo():
    time.sleep(2)  # IO操作时会释放CPU -- CPU大多数时间是处于闲置状态，频繁的切换
 
if __name__ == '__main__':
    l = []
    start_time = time.time()
    for i in range(1000):
        p = Process(target=foo)
        p.start()
        l.append(p)
    for p in l:
        p.join()
 
    print(time.time() - start_time)

 IO密集型--采用多线程（耗时2秒） 

def foo():
    time.sleep(2)
 
if __name__ == '__main__':
    l = []
    start_time = time.time()
    for i in range(1000):
        p = Thread(target=foo)
        p.start()
        l.append(p)
    for p in l:
        p.join()
 
    print(time.time() - start_time)

四、总结

1、对于IO密集型应用，即使有GIL存在，由于IO操作会导致GIL释放，其他线程能够获得执行权限。由于多线程的通讯成本低于多进程，因此偏向于使用多线程。

2、对于计算密集型应用，由于CPU一直处于被占用，GIL锁直到规定时间才会释放，然后才会切换状态，导致多线程处于绝对的劣势，此时可以采用多进程+协程。