目錄

1.GIL是什么以及影響

2.為什么會有GIL鎖？

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1.GIL是什么以及影響

在Python中，多線程的并發性受到全局解釋器鎖（GIL，Global Interpreter Lock）的影響。GIL是CPython（Python的官方實現）中的一個特性，它的主要目的是確保在任何時候只有一個線程在執行Python字節碼。

這是因為CPython的內存管理不是線程安全的，所以需要一個鎖來防止多個線程同時修改或訪問共享的內存區域。

然而，這并不意味著Python多線程不能實現真正的并發。GIL允許線程之間進行切換，但每次只有一個線程能夠持有GIL并執行Python字節碼。當線程需要執行I/O操作或調用某些內置函數（如time.sleep）時，它可能會釋放GIL，允許其他線程獲得執行權。這種切換機制使得Python多線程在某些情況下（如I/O密集型任務）仍然可以實現并發性能的提升。

但是，對于計算密集型任務，Python多線程可能無法充分利用多核CPU的優勢，因為GIL限制了同一時間只有一個線程能夠執行Python字節碼。在這種情況下，使用多進程（multiprocessing）可能是更好的選擇，因為多進程允許每個進程擁有自己的GIL和內存空間，從而實現真正的并行執行。

總之，GIL的作用是確保CPython的內存管理在多線程環境中的線程安全性，但它也限制了Python多線程在計算密集型任務中的并發性能。因此，在選擇使用多線程還是多進程時，需要根據具體的任務類型和性能需求進行權衡。

GIL并不是Python的特性，Python完全可以不依賴于GIL。

2.為什么會有GIL鎖？

原因在于python的內存管理機制采用引用計數機制，引用計數這個變量不是線程安全的，需要用GIL全局鎖來進行數據保護。

python中的對象使用引用計數為主，標記清楚和隔代回收為輔來進行內存管理。所有python腳本中創建的對象，都會配備一個引用計數，來記錄有多少個指針來指向它。以全局變量a為例，每有一個線程若調用了a，則a的引用計數加1。

注意：全局變量的引用計數并不直接與線程數量相關。全局變量（或任何Python對象）的引用計數僅與其被引用的次數有關。比如有10個線程，但只有9個線程引用該變量，則引用計數為9。

當一個線程引用一個全局變量時，該變量的引用計數增加；當引用被刪除（比如線程結束使得引用被刪除）或超出作用域（比如局部變量的結束）時，引用計數減少。另外每個線程可以獨立地引用或取消引用全局變量，從而影響其引用計數。

當對象的引用計數為0時，Python的垃圾回收器會釋放該對象占用的內存。但是，請注意，這并不意味著對象占用的內存會立即返回給操作系統；它可能會被Python的內存管理器保留以供將來使用。

那么為什么需要GIL鎖呢，因為這個引用計數變量不是線程安全的，舉例說明如下：

1. 假設開始時只有主線程，引用一個數據（a=100，引用計數x為1），
2. 若再開啟2個python子線程，每個線程的開啟都會使得x進行自增1的操作（x+=1），意味著有多個線程對同一個資源的競爭，如果有GIL鎖存在的話，x最后正常會變成3
3. 但是如果沒有GIL鎖的話，x可能最終是2。這造成的后果是，當第1個子線程結束時，會把引用計數x減少為1；當第2個線程結束時，會把引用計數x減少為0，這時變量a會被釋放所占用的內存。之后若主線程再次試圖訪問a這個數據時，將會程序異常，會無法找到有效的內存，程序會出錯。

總結GIL存在的目的：GIL的存在是為了防止在多個線程同時執行Python字節碼時，由于內存管理（如引用計數）的并發操作導致的競態條件。GIL確保在任何時候只有一個線程在執行Python字節碼。

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