什么是CPython中的全局解释器锁(GIL)？

Question

什么是全局解释器锁?为什么它是一个问题？

从Python中删除GIL引起了很多议论，我想知道为什么这一点如此重要。我自己从来没有写过编译器或解释器，所以不要在细节上节俭，我可能需要他们来理解。

Answer 1

Python的GIL旨在序列化从不同线程对解释器内部的访问。在多核系统上，这意味着多线程不能有效地利用多核。(如果不是GIL导致了这个问题，大多数人都不会关心GIL -它只是作为一个问题被提出来，因为多核系统的日益流行。)如果您想详细了解它，您可以查看this video或查看this set of slides。这可能是太多的信息，但随后您确实询问了详细信息:-)

请注意，Python的GIL实际上只是CPython的一个问题，参考实现。Jython和IronPython没有GIL。作为Python开发人员，您通常不会遇到GIL，除非您正在编写C扩展。C扩展编写者需要在其扩展阻塞I/O时释放GIL，以便Python进程中的其他线程有机会运行。

Answer 2

假设你有多个线程，它们并不真正接触彼此的数据。这些应该尽可能独立地执行。如果你有一个“全局锁”，为了(比方说)调用一个函数，你需要获取它，这可能会成为一个瓶颈。你可能一开始就没有从拥有多个线程中得到多少好处。

在现实世界中打个比方:想象一下，100名开发人员在一家公司工作，只有一个咖啡杯。大多数开发人员会把时间花在等待咖啡上，而不是编码上。

所有这些都不是特定于Python的-我不知道Python首先需要GIL来做什么的细节。但是，希望它能让您对一般概念有一个更好的了解。

Answer 3

让我们首先了解一下python GIL提供了什么：

任何操作/指令都在解释器中执行。GIL确保解释器在的特定时刻由的单个线程持有。多线程的python程序可以在一个解释器中运行。在任何特定时刻，这个解释器都是由单个线程持有的。这意味着只有持有解释器的线程才能在的任意时刻运行。

为什么这是一个问题：

您的机器可能有多个内核/处理器。多核允许多个线程执行simultaneously，也就是说，多个线程可以在任何特定时刻执行。。但由于解释器由单个线程持有，因此其他线程不会执行任何操作，即使它们可以访问内核。因此，您不会获得多核提供的任何优势，因为在任何时刻，只有一个核被使用，这是当前持有解释器的线程正在使用的核。因此，您的程序将花费与单线程程序一样长的时间来执行。

然而，潜在的阻塞或长时间运行的操作，如I/O、图像处理和NumPy数字处理，发生在GIL之外。摘自here。因此，对于这样的操作，尽管存在GIL，多线程操作仍然比单线程操作更快。因此，GIL并不总是一个瓶颈。

编辑: GIL是CPython的实现细节。IronPython和Jython没有GIL，所以在它们中应该可以实现真正的多线程程序，虽然我从来没有使用过PyPy和Jython，但我不确定这一点。