python中的 GIL全局解释器锁

GIL 的全称是 Global Interpreter Lock（全局解释器锁）。以下是关键点总结：

核心概念

1. 定义：
   Python 解释器（如 CPython）中的一个互斥锁，用于确保同一时刻只有一个线程执行 Python 字节码。

2. 目的：

   • 保护 Python 内部数据结构（如引用计数）的线程安全。
   • 简化 CPython 解释器的实现（避免复杂的锁机制）。

3. 影响：

   • CPU 密集型任务：多线程无法利用多核 CPU（线程需轮流获取 GIL）。
   • I/O 密集型任务：影响较小（线程在 I/O 等待时会释放 GIL）。
   • 替代方案：多进程（multiprocessing）、异步编程（asyncio）或使用其他解释器（如 Jython）。

简单示例

import threading

def count_up():
    n = 0
    for _ in range(10_000_000):
        n += 1

# 两个线程竞争 GIL
t1 = threading.Thread(target=count_up)
t2 = threading.Thread(target=count_up)
t1.start(); t2.start()
t1.join(); t2.join()
# 实际执行时间 ≈ 单线程的两倍（非并行）

笔记要点

特性	说明
作用范围	仅限 CPython（其他解释器如 PyPy/Jython 无 GIL）
释放时机	I/O 操作、time.sleep()、C 扩展手动释放（如 NumPy）
规避方法	多进程、C 扩展、异步 I/O、使用无 GIL 的解释器
设计原因	历史遗留 + 简化内存管理（引用计数）
未来趋势**	Python 3.13+ 正在实验无 GIL 模式

注：GIL 是 CPython 的特定实现，不是 Python 语言本身的特性。