GIL (Global Interpreter Lock) 全局解釋器鎖

通常，Python 采用 PIL 解釋器鎖將應用程序進程，鎖定於一物理綫程基礎之上。

即使是多綫程 CPU，一個應用程序進程同時最多也隻能使用一個物理綫程。

軟件層麵可以實現多綫程，但 Python 仍基於一物理綫程。

要真正實現利用多物理綫程，軟件層麵可以使用多進程替換多綫程。

GIL 全局解釋器鎖

Python 解釋器的實現有很多，譬如 C 實現的 CPython、Java 實現的 Jython、Python 實現的 PyPy；其中使用最廣泛的是 CPython。

由於采用 C 實現 Python 解釋器需要處理復雜綫程安全和並發環境內存管理，為降低解釋器實現的復雜性，CPython 引入瞭 GIL (Global Interpreter Lock)。

當使用多綫程時，CPython 解釋器會創建 GIL，每個綫程在執行前會先獲取 GIL，阻止其它綫程的執行。

在下列情況中，正在運行的 Python 綫程會釋放自己的 GIL：

搶占機製

CPU 竟爭機製：Unix 係統使用時間片算法，微軟 Windows 係統使用搶占式算法。

CPython 解釋器會定期檢查 GIL 占用時間，若超過瞭某個閾值，會強製綫程釋放 GIL。

可以采用 sys.setswitchinterval() 設置時間間隔，采用 sys.getswitchinterval() 查看最小時間間隔。

主動釋放

CPython 綫程等待 I/O 時，會主動釋放 GIL。

GIL 是為方便 CPython 解釋器的實現而産生的，保證字節碼在執行過程中不會被打斷，但並不能保證 Python 程序是綫程安全的。譬如：

>>> def add_one(n):
    n += 1
 
>>> import dis
 
>>> dis.dis(add_one)
  2           0 LOAD_FAST                0 (n)
              2 LOAD_CONST               1 (1)
              4 INPLACE_ADD
              6 STORE_FAST               0 (n)
              8 LOAD_CONST               0 (None)
             10 RETURN_VALUE
>>>

以上範例中的 2 是行號。

函數 add_one 中的 += 從代碼層麵來看是一條語句，但是采用 dis 翻譯成字節碼後，會被分成 INPLACE_ADD 和 STORE_FAST 兩條語句。

由於搶占機製的存在，在執行完 INPLACE_ADD 之後解釋器可能會執行彆的綫程，此時若彆的綫程內也修改瞭 n 的值，就會齣現並發安全性問題。

竟爭機製

Unix 係統使用時間片算法，微軟 Windows 係統使用搶占式算法，調用物理 CPU 綫程。

當一 _thread 在使用某個物理綫程，而另一 _thread 也想使用此物理綫程，就會形成竟爭機製。

若産生的物理綫程竟爭機製時間較長 (3 秒以上) 且當前物理綫程資源被耗盡，就可能導緻應用程序異常、卡死，甚至崩潰。

長期占用

不推薦以同步阻塞 (或 3 秒以下短時間 time.sleep() 休眠) 方式，實現自循環 _thread；因為很容易導緻其它 _thread，與其産生物理綫程竟爭機製。

另請參閱：

Python 如嚮處理 CPU綫程竟爭機製

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