python GIL锁问题

一、GIL是什么

　　官方解释：

　　In CPython, the global interpreter lock, or GIL, is a mutex that prevents multiple native threads from executing Python bytecodes at once. This lock is necessary mainly because CPython’s memory management is not thread-safe. (However, since the GIL exists, other features have grown to depend on the guarantees that it enforces.)　　

　　这段话的意思就是说：在Cpython解释器中，同一个进程下开启的多线程，同一时刻只能有一个线程执行，无法利用多核优势

　　接下来，我们需要明确的一点是GIL并不是Python的特性，它是在实现Python解析器(CPython)时所引入的一个概念。就好比C++是一套语言（语法）标准，但是可以用不同的编译器来编译成可执行代码。有名的编译器例如GCC，INTEL C++，Visual C++等。Python也一样，同样一段代码可以通过CPython，PyPy，Psyco等不同的Python执行环境来执行。像其中的JPython就没有GIL。然而因为CPython是大部分环境下默认的Python执行环境。所以在很多人的概念里CPython就是Python，也就想当然的把GIL归结为Python语言的缺陷。所以这里要先明确一点：GIL并不是Python的特性，Python完全可以不依赖于GIL。

二、GIL介绍

　　GIL本质就是一把互斥锁，既然是互斥锁，所有互斥锁的本质都一样，都是将并发运行变成串行，以此来控制同一时间内共享数据只能被一个任务所修改，进而保证数据安全。保护不同的数据的安全，就应该加不同的锁。

　　每执行一个python程序，就是开启一个进程，在一个python的进程内，不仅有其主线程或者由该主线程开启的其他线程，还有解释器开启的垃圾回收等解释器级别的线程，所有的线程都运行在这一个进程内，所以：

1、所有数据都是共享的，这其中，代码作为一种数据也是被所有线程共享的（test.py的所有代码以及Cpython解释器的所有代码）
2、所有线程的任务，都需要将任务的代码当做参数传给解释器的代码去执行，即所有的线程要想运行自己的任务，首先需要解决的是能够访问到解释器的代码。

　　综上：

　　如果多个线程的target=work，那么执行流程是

　　多个线程先访问到解释器的代码，即拿到执行权限，然后将target的代码交给解释器的代码去执行

　　解释器的代码是所有线程共享的，所以垃圾回收线程也可能访问到解释器的代码而去执行，这就导致了一个问题:对于同一个数据100，可能线程1执行x=100的同时，而垃圾回收执行的是回收100的操作，解决这种问题没有什么高明的方法，就是加锁处理，如下图的GIL，保证python解释器同一时间只能执行一个任务的代码

三、GIL与Lock

GIL保护的是解释器级的数据，保护用户自己的数据则需要自己加锁处理，如下图

四、GIL与多线程

　　有了GIL的存在，python有这两个特点：

　　　　1、进程可以利用多核，但是开销大。

　　　　2、多线程开销小，却无法利用多核优势。

　　也就是说Python中的多线程是假的多线程，Python解释器虽然可以开启多个线程，但同一时间只有一个线程能在解释器中执行，而做到这一点正是由于GIL锁的存在，它的存在使得CPU的资源同一时间只会给一个线程使用，而由于开启线程的开销小，所以多线程才能有一片用武之地，不然就真的是鸡肋了。

　　而python的多线程到底有没有用，我们需要看任务是I/O密集型，还是计算密集型：

　　　　如果是I/O密集型任务，有再多核也没用，即能开再多进程也没用，所以我们利用python的多线程一点问题也没有；

　　　　如果是计算密集型任务，我们就直接使用多进程就可以了