????????Python中的全局解釋器鎖(Global Interpreter Lock,簡稱GIL),同一進程中假如有多個線程運行,一個線程在運行python程序的時候會霸占python解釋器(加了一把鎖即GIL),使該進程內的其他線程無法運行,等該線程運行完后其他線程才能運行。如果線程運行過程中遇到耗時操作,則解釋器鎖解開,使其他線程運行。所以在多線程中,線程的運行仍是有先后順序的,并不是同時進行。
????????多進程中因為每個進程都能被系統分配資源,相當于每個進程有了一個python解釋器,所以多進程可以實現多個進程的同時運行,缺點是進程系統資源開銷大。
一、GIL的作用與限制
????????GIL是CPython(Python最常用的實現)為了保證解釋器的線程安全而引入的一個機制。它確保任何時候只有一個線程在執行Python字節碼,即使在多核處理器上也是如此。這意味著在CPython中,即使是原生支持多線程的環境中,由于GIL的存在,多線程并不能實現真正的并行執行Python字節碼。但這不意味著線程在執行過程中完全不能交替執行,當一個線程遇到I/O操作、長時間計算或者主動放棄控制權時,GIL會被釋放,允許其他線程執行。
二、耗時操作與GIL釋放
????????GIL的釋放并不是由線程執行的任務類型自動決定的,而是依賴于解釋器在某些特定時機(比如執行某些C擴展模塊的代碼時)主動釋放。對于純Python代碼,即使是CPU密集型任務,只要它持續持有GIL,其他線程也無法并發執行Python字節碼。因此,對于大量計算任務,GIL會成為性能瓶頸。
三、多進程的優勢與代價
????????多進程能夠繞過GIL的限制,因為每個進程都有自己的Python解釋器實例和內存空間,從而可以實現真正的并行執行。這對于CPU密集型任務尤其有利。然而,創建和管理進程比線程開銷大,包括但不限于內存占用、進程間通信的復雜度以及上下文切換的開銷。此外,進程之間的數據共享不如線程之間直接,通常需要通過IPC(進程間通信)機制如管道、隊列、套接字等來協調,這也增加了編程的復雜度。