Erste Schritte mit der Python-GIL: So verstehen und verwenden Sie die globale Interpretersperre

Was ist GIL?

GIL ist die Abkürzung für Global Interpreter lock, ein wichtiges Konzept des PythonInterpreters. Die GIL stellt sicher, dass der PythonInterpreter jeweils nur einen Thread ausführen kann. Das bedeutet, dass immer nur ein Thread Python-Bytecode ausführen kann. Andere Threads müssen warten, bis die GIL verfügbar ist, bevor sie mit der Ausführung fortfahren.

Wie funktioniert GIL?

GIL ist eine Sperre, die in der C-Sprache geschrieben ist und im Python-Interpreter lebt. Wenn ein Thread Python-Bytecode ausführen möchte, muss er zuerst die GIL erhalten. Wenn die GIL bereits von einem anderen Thread gehalten wird, muss dieser Thread warten, bis die GIL verfügbar ist, bevor er mit der Ausführung fortfahren kann.

Welche Auswirkungen hat GIL auf Python-Programme?

Die Auswirkungen von GIL auf Python-Programme sind vielfältig. Erstens verhindert es, dass Python-Programme die Vorteile von Multi-Core-CPUs in einer Multi-Threaded-Umgebung voll ausnutzen. Dies liegt daran, dass die GIL sicherstellt, dass nur ein Thread gleichzeitig Python-Bytecode ausführen kann, was bedeutet, dass andere Threads warten müssen, bis die GIL verfügbar ist, bevor sie mit der Ausführung fortfahren können.

Zweitens macht GIL Python-Programme in bestimmten Situationen anfällig für Deadlocks. Wenn beispielsweise ein Thread die GIL hält und darauf wartet, dass ein anderer Thread eine Sperre freigibt, und ein anderer Thread die Sperre hält und darauf wartet, dass die GIL verfügbar ist, bleiben die beiden Threads in einem Deadlock stecken.

Wie versteht und nutzt man GIL?

Um GIL zu verstehen und zu nutzen, müssen Sie zunächst verstehen, wie GIL funktioniert. Wie oben erwähnt, ist die GIL eine in C geschriebene Sperre, die sich im Python-Interpreter befindet. Wenn ein Thread Python-Bytecode ausführen möchte, muss er zuerst die GIL erhalten. Wenn die GIL bereits von einem anderen Thread gehalten wird, muss dieser Thread warten, bis die GIL verfügbar ist, bevor er mit der Ausführung fortfahren kann.

Zweitens müssen Sie die Auswirkungen von GIL auf Python-Programme verstehen. Die Auswirkungen von GIL auf Python-Programme sind vielfältig. Erstens verhindert es, dass Python-Programme die Vorteile von Multi-Core-CPUs in einer Multi-Thread-Umgebung voll ausnutzen. Dies liegt daran, dass die GIL sicherstellt, dass nur ein Thread gleichzeitig Python-Bytecode ausführen kann, was bedeutet, dass andere Threads warten müssen, bis die GIL verfügbar ist, bevor sie mit der Ausführung fortfahren können.

Zweitens macht GIL Python-Programme in bestimmten Situationen anfällig für Deadlocks. Wenn beispielsweise ein Thread die GIL hält und darauf wartet, dass ein anderer Thread eine Sperre freigibt, und ein anderer Thread die Sperre hält und darauf wartet, dass die GIL verfügbar ist, bleiben die beiden Threads in einem Deadlock stecken.

Um die negativen Auswirkungen von GIL auf Python-Programme zu vermeiden, können Sie folgende Maßnahmen ergreifen:

• Versuchen Sie, Multithreading in Python-Programmen zu vermeiden.
• Wenn Sie Multithreading verwenden müssen, sollten Sie darauf achten, Deadlocks zu vermeiden.
• Sie können die Funktionen GILStateSave() und GILStateRestore() verwenden, um die GIL vorübergehend freizugeben.

Demo-Code:

import threading

def task():
print("This is a task.")

def main():
threads = []
for i in range(10):
thread = threading.Thread(target=task)
threads.append(thread)

for thread in threads:
thread.start()

for thread in threads:
thread.join()

if __name__ == "__main__":
main()

Dieser Code erstellt 10 Threads, jeder Thread führt die Aufgabenfunktion aus. Die Aufgabenfunktion gibt eine Nachricht aus. Die Hauptfunktion erstellt zunächst 10 Threads und startet diese dann. Schließlich wartet die Hauptfunktion darauf, dass die Ausführung aller Threads abgeschlossen ist.

Beim Ausführen dieses Codes stellt GIL sicher, dass nur ein Thread gleichzeitig die Aufgabenfunktion ausführt. Das bedeutet, dass andere Threads warten müssen, bis die GIL verfügbar ist, bevor sie mit der Ausführung fortfahren können.

GILStateSave()- und GILStateRestore()-Funktionen

Die Funktionen GILStateSave() und GILStateRestore() können verwendet werden, um GIL vorübergehend freizugeben. Dies ist nützlich für bestimmte Vorgänge, deren Ausführung viel Zeit in Anspruch nimmt, beispielsweise E/A-Vorgänge. Die Funktion GILStateSave() kann den aktuellen GIL-Status speichern und die Funktion GILStateRestore() kann den gespeicherten GIL-Status wiederherstellen.

Das folgende Beispiel zeigt, wie die Funktionen GILStateSave() und GILStateRestore() verwendet werden:

import threading

def task():
print("This is a task.")

def main():
threads = []
for i in range(10):
thread = threading.Thread(target=task)
threads.append(thread)

for thread in threads:
thread.start()

with GILStateSave():
# PerfORM an operation that does not require the GIL.

for thread in threads:
thread.join()

if __name__ == "__main__":
main()

Dieser Code ähnelt dem vorherigen Code, verwendet jedoch die Funktionen GILStateSave() und GILStateRestore(), um die GIL vorübergehend freizugeben. Dadurch können Vorgänge, für die die GIL nicht erforderlich ist, ausgeführt werden, während andere Threads ausgeführt werden.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonErste Schritte mit der Python-GIL: So verstehen und verwenden Sie die globale Interpretersperre. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!