Python GIL

在進行GIL講解之前，我們可以先回顧一下并行和并發的區別：
并行：多個CPU同時執行多個任務，就好像有兩個程序，這兩個程序是真的在兩個不同的CPU內同時被執行。

并發：CPU交替處理多個任務，還是有兩個程序，但是只有一個CPU，會交替處理這兩個程序，而不是同時執行，只不過因為CPU執行的速度過快，而會使得人們感到是在“同時”執行，執行的先后取決于各個程序對于時間片資源的爭奪。大家可以參考下圖的實物圖就行理解：

并行和并發同屬于多任務，目的是要提高CPU的使用效率。這里需要注意的是，一個CPU永遠不可能實現并行，即一個CPU不能同時運行多個程序，但是可以在隨機分配的時間片內交替執行（并發），就好像一個人不能同時看兩本書，但是卻能夠先看第一本書半分鐘，再看第二本書半分鐘，這樣來回切換。

接下來我們來看看進程和線程之間的區別：

兩個多線程同時執行死循環，查看單個CPU的使用率：

兩個多線程同時執行死循環，查看兩個CPU的使用率：

兩個多進程同時執行死循環，查看兩個CPU使用率：

也就是說，多線程并不會充分調用兩個CPU，而是會像在一個CPU上充分運轉，而多進程則是會完全調用兩個CPU，同時執行；

Guido van Rossum（吉多·范羅蘇姆）創建python時就只考慮到單核cpu，解決多線程之間數據完整性和狀態同步的最簡單方法自然就是加鎖， 于是有了GIL這把超級大鎖。因為cpython解析只允許擁有GIL全局解析器鎖才能運行程序，這樣就保證了保證同一個時刻只允許一個線程可以使用cpu。由于大量的程序開發者接收了這套機制,現在代碼量越來越多,已經不容易通過c代碼去解決這個問題。

什么是GIL？

即全局解釋器所（global interpreter lock），每個線程在執行時候都需要先獲取GIL，保證同一時刻只有一個線程可以執行代碼，即同一時刻只有一個線程使用CPU，也就是說多線程并不是真正意義上的同時執行。

那么，我們改如何解決GIL鎖的問題呢？

1.更換cpython為jpython(不建議)

2.使用多進程完成多線程的任務

3.在使用多線程可以使用c語言去實現

以下是幾個面試會遇到的問題，希望對大家有所幫助：

問題1: 什么時候會釋放Gil鎖,
答 :??
1 遇到像 i/o操作這種 會有時間空閑情況 造成cpu閑置的情況會釋放Gil
2 會有一個專門ticks進行計數 一旦ticks數值達到100 這個時候釋放Gil鎖 線程之間開始競爭Gil鎖(說明:
? ? ticks這個數值可以進行設置來延長或者縮減獲得Gil鎖的線程使用cpu的時間)

問題2: 互斥鎖和Gil鎖的關系

Gil鎖? : 保證同一時刻只有一個線程能使用到cpu
互斥鎖 : 多線程時,保證修改共享數據時有序的修改,不會產生數據修改混亂


首先假設只有一個進程,這個進程中有兩個線程 Thread1,Thread2, 要修改共享的數據date, 并且有互斥鎖

執行以下步驟

(1)多線程運行，假設Thread1獲得GIL可以使用cpu，這時Thread1獲得 互斥鎖lock,Thread1可以改date數據(但并
沒有開始修改數據)

(2)Thread1線程在修改date數據前發生了 i/o操作 或者 ticks計數滿100 (注意就是沒有運行到修改data數據),這個
時候 Thread1 讓出了Gil,Gil鎖可以被競爭

(3) Thread1 和 Thread2 開始競爭 Gil (注意:如果Thread1是因為 i/o 阻塞 讓出的Gil Thread2必定拿到Gil,如果
Thread1是因為ticks計數滿100讓出Gil 這個時候 Thread1 和 Thread2 公平競爭)

(4)假設 Thread2正好獲得了GIL, 運行代碼去修改共享數據date,由于Thread1有互斥鎖lock，所以Thread2無法更改共享數據
date,這時Thread2讓出Gil鎖 , GIL鎖再次發生競爭?


(5)假設Thread1又搶到GIL，由于其有互斥鎖Lock所以其可以繼續修改共享數據data,當Thread1修改完數據釋放互斥鎖lock,
Thread2在獲得GIL與lock后才可對data進行修改

以上描述了 互斥鎖和Gil鎖的 一個關系