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python多线程与GIL

發布時間：2025/3/20 python 11 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 python多线程与GIL 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

1.GIL? ? ??

1.1 為什么要有GIL

1.2 GIL的運作方式

1.3?GIL帶來的問題

2.多線線程

2.1 線程的調度和啟動

3.線程構造與使用

3.1調用Thread類構造器創建線程

3.2繼承Thread類創建線程類

在學習python多線程過程，學習一些很不錯的文章和教程，這里進行摘抄并總結歸納一下，便于加深自己的理解

1.GIL? ? ??

? ? GIL的全稱是全局解釋器鎖（Global Interpreter Lock），GIL并不是Python的特性，它是在實現Python解析器(CPython)時所引入的一個概念。就好比C++，可以用不同的編譯器來編譯成可執行代碼。有名的編譯器例如GCC，INTEL C++，Visual C++等。Python也一樣，同樣一段代碼可以通過CPython，PyPy，Psyco等不同的Python執行環境來執行。像其中的JPython就沒有GIL。然而因為CPython是大部分環境下默認的Python執行環境。所以在很多人的概念里CPython就是Python，也就想當然的把GIL歸結為Python語言的缺陷。所以這里要先明確一點：GIL并不是Python的特性，Python完全可以不依賴于GIL。

1.1 為什么要有GIL

相比于使用更細粒度的鎖，GIL具有以下優點：

在單線程任務中更快；

在多線程任務中，對于I/O密集型程序運行更快；

在多線程任務中，對于用C語言包來實現CPU密集型任務的程序運行更快；

在寫C擴展的時候更加容易，因為除非你在擴展中允許，否則Python解釋器不會切換線程；

在打包C庫時更加容易。我們不用擔心線程安全性。，因為如果該庫不是線程安全的，則只需在調用GIL時將其鎖定即可。

1.2 GIL的運作方式

某個線程拿到GIL

該線程執行代碼，直到達到了check_interval*

解釋器讓當前線程釋放GIL

所有的線程開始競爭GIL

競爭到GIL鎖的線程又從第1步開始執行

1.3?GIL帶來的問題

因為有GIL的存在，由CPython做解釋器（虛擬機）的多線程Python程序只能利用多核處理器的一個核來運行。

例如，我們將一個8線程的JAVA程序運行在4核的處理器上，那么每個核會運行1個線程，然后利用時間片輪轉，輪流運行每一個線程。但是，我們將一個8線程的Python程序（由CPython作解釋器）運行在一個4核處理器上，那么總共只會有1個核在工作，8個線程都要在這一個核上面時間片輪轉。

所以說，用Python做多線程的最佳場景是處理I/O密集型應用，例如網絡爬蟲，因為I/O的速度比CPU的速度慢非常多，這樣不同線程的上下文切換（context switch）的時間就可以忽略不計了。如果做CPU密集型任務，則使用多進程可以更好地利用CPU的多核性能。另外，使用gevent協程可以避免多線程的上下文切換的問題

在python中使用都是操作系統級別的線程，linux中使用的pthread，window使用的是其原生線程

2.多線線程

多線程的好處自不必贅述，通過一個簡單的例子來看一下，參考關于播放音樂和視頻

先看看單線程的

輸出如下：

但實際上詩就像MV一樣，這兩個是一般是同時開展的

#coding=utf-8 import threading from time import ctime,sleepdef music(func):for i in range(2):print("I was listening to %s. %s" %(func,ctime()))sleep(1)def move(func):for i in range(2):print("I was at the %s! %s" %(func,ctime()))sleep(5)threads = [] t1 = threading.Thread(target=music,args=(u'Music',)) threads.append(t1) t2 = threading.Thread(target=move,args=(u'Vedio',)) threads.append(t2)if __name__ == '__main__':print("all start %s" % ctime())for t in threads:t.setDaemon(True)t.start()t.join()print("all over %s" %ctime())

1.join()方法，用于等待線程終止。join（）的作用是，在子線程完成運行之前，這個子線程的父線程將一直被阻塞等待子線程結束

2.程序中一般有主線程和子線程，兩種線程都執行完畢，認為是程序執行結束。setDaemon(True)將線程聲明為守護線程，此類線程的特點是，當程序中主線程及所有非守護線程執行結束時，未執行完畢的守護線程也會隨之消亡（進行死亡狀態），程序將結束運行。Python 解釋器的垃圾回收機制就是守護線程的典型代表，當程序中所有主線程及非守護線程執行完畢后，垃圾回收機制也就沒有再繼續執行的必要了。需要注意的一點是，線程對象調用 daemon 屬性必須在調用 start() 方法之前，否則 Python 解釋器將報 RuntimeError 錯誤

參考?Python daemon守護線程詳解

輸入結果如下：

2.1 線程的調度和啟動

python 中一個線程對應c語言中一個線程。GIL使得同一個時刻只有一個線程運行在cpu上執行字節碼,無法將多個線程映射到多個cpu上執行，GIL會根據執行的字節碼行數以及時間釋放GIL，在遇到IO操作時會主動釋放。python提供了_thread 和threading 兩個模塊來支持多線程，其中_thread提供低級別的，原始的線程支持，以及一個簡單的鎖，但是一般不建議使用_thread模塊；而threading模塊則提供了功能豐富的多線程支持。

通過一個對一個全局變量進行增減操作，來解釋上述藍色字體描述

total = 0 def add(name):global totalfor i in range(10000):total += 1print('當前是%s線程,i的值為%s' % (name,total))def desc(name):global totalfor i in range(10000):total -= 1print('當前是%s線程,i的值為%s' % (name,total))import threading thread1 = threading.Thread(target=add,args=('thread1',)) thread2 = threading.Thread(target=desc,args=('thread2',))thread1.start() thread2.start()thread1.join() thread2.join()print(total)

輸入結果如下所示：

從輸出結果來看，并不是等待其中一個thread跑完了再去跑另一個線程任務

3.線程構造與使用

python 主要提供兩種方式來創建線程：

使用threading模塊的Thread類的構造器創建線程
繼承 threading模塊的Thread類創建線程類

3.1調用Thread類構造器創建線程

調用Thread類的構造器創建線程，直接調用threading.Thread類的如下構造器創建線程

__init__(self, group= None, target=None, name= None, args=(), kwargs= None, *, daemon= None)target ：指定該線程要調度的目標方法。只傳函數名，不傳函數，即不加() args ：指定一個元組，以位置參數的形式為target指定的函數傳入參數。元組的第一個參數傳給target的第一個，以此類推。 kwargs:指定一個字典，以關鍵字參數的形式為target指定的函數傳入參數 daemon:　指定所構建的線程是否為后臺線程。

調用Thread類的構造器創建并啟動多線程的步驟：

調用Thread類的構造器創建線程對象。在創建線程對象時。target參數指定的函數將作為線程的執行實體

調用線程對象的start()方法啟動線程。

import threading #定義一個普通action方法，該方法準備作為線程的執行實體 def action(max):for i in range(max):#調用threading模塊的current_thread()函數獲取當前線程#調用線程對象的getName()方法獲取單前線程的名字print(threading.current_thread().getName() + " " +str(i)) #下面是主程序 for i in range(100):#調用threading模塊的current_thread()函數獲取當前線程print(threading.current_thread().getName() + " " +str(i))if i == 20:t1 = threading.Thread(target=action, args=(100,))t1.start()t2 = threading.Thread(target =action, args=(100,))t2.start() print("主線程執行完成！")

執行結果如下：

可以看到在循環變量達到20時，創建并且啟動了兩個新線程。所以此時一共有三個線程，但是三個線程之間的執行沒有沒有先后順序，他們的執行方式為Thread-1執行一段時間Thread-2或MainThread獲得CPU執行一段時間。

threading.current_thread():它是threading模塊的函數，該函數總是返回當前正在執行的線程對象
getName() 它是Thread類的實例方法，該方法返回調用它的線程名字
-setName() 方法可以為線程設置名字，getName和setName 兩個方法可通過name屬性來代替。

3.2繼承Thread類創建線程類

定義Thread類的子類，并重寫該類的run()方法。run()方法的方法體就代表了線程需要完成的任務，因此把run()方法稱為線程執行體。
創建Thread子類的實例，即創建線程對象
調用線程對象的start()方法來啟動線程

import threading import timeclass GetDetailHtml(threading.Thread):def __init__(self, name):super().__init__(name=name)def run(self):print("get detail html started")time.sleep(2)print("get detail html end")class GetDetailUrl(threading.Thread):def __init__(self, name):super().__init__(name=name)def run(self):print("get detail url started")time.sleep(2)print("get detail url end")if __name__ == "__main__":thread1 = GetDetailHtml("get_detail_html")thread2 = GetDetailUrl("get_detail_url")start_time = time.time()thread1.start()thread2.start()"""join進行線程阻塞，只有兩個線程都執行完成后才執行后邊的"""thread1.join()thread2.join()print("last time :{}".format(time.time() - start_time))

輸出結果如下：

參考 python中的GIL詳解

參考?python 多線程

參考?python并發編程

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python多线程与GIL的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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