七、GIL全局解释器锁

GIL全局解释器锁

"""
重点：
	1.GIL不是Python的特点而是CPython解释器的特点
	2.GIL是保证解释器级别的数据的安全
	3.GIL会导致同一个进程下的多个线程的无法同时执行
	4.针对不同的数据还是需要加不同的锁处理
	5.解释型语言的通病：同一个进程下多个线程无法利用多核优势
"""
三个需要注意的点：
#1.线程抢的是GIL锁，GIL锁相当于执行权限，拿到执行权限后才能拿到互斥锁Lock，其他线程也可以抢到GIL，但如果发现Lock仍然没有被释放则阻塞，即便是拿到执行权限GIL也要立刻交出来

#2.join是等待所有，即整体串行，而锁只是锁住修改共享数据的部分，即部分串行，要想保证数据安全的根本原理在于让并发变成串行，join与互斥锁都可以实现，毫无疑问，互斥锁的部分串行效率要更高

一、案例：验证GIL存在

# 验证进程间是相互隔离的
import time
from threading import Thread, Lock

a = 10
mutex = Lock()

def func():
    global a #局部修改全局
    b = a
    a = b - 1
    print(b,end=' ')


if __name__ == '__main__':
    t_list = []
    for i in range(10):
        p = Thread(target=func)
        p.start()
        t_list.append(p)
    for i in t_list:
        i.join()
    print(a)

'''
输出结果：
	10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

如果GIL不存在，那么我们同时创建多个线程对变量a进行修改，因为不存在锁的约束，最终我们应该都是输出9，输出结果显然不是如此
GIL的存在，是为了保证解释器级别数据的安全，即该进程下的所有线程抢GIL是为了抢解释器的执行权限，此刻所有子线程都没有IO操作，所以抢到了GIL就执行完，从而形成一个完整的串行
'''

二、GIL与Lock的作用不同

'''
首先我们要明白：
	锁的目的是为了保护共享的数据，同一时间只能有一个线程来修改共享的数据

由此得出结论：
	保护不同的数据就应该加不同的锁。
    
因此：
	GIL 与Lock是两把锁，保护的数据不一样，前者是解释器级别的（当然保护的就是解释器级别的数据，比如垃圾回收的数据），后者是保护用户自己开发的应用程序的数据，很明显GIL不负责这件事，只能用户自定义加锁处理，即Lock
	
所有线程抢的是GIL锁，或者说所有线程抢的是执行权限
在抢到GIL锁后，还需要抢Lock锁，从而保证线程间数据的同步

案例：GIL与Lock

# 验证进程间是相互隔离的
import time
from threading import Thread, Lock

a = 10
mutex = Lock()


def func():
    global a #局部修改全局
    mutex.acquire()
    b = a
    time.sleep(0.1)
    a = b - 1
    mutex.release()
    print(b,end=' ')


if __name__ == '__main__':
    t_list = []
    for i in range(10):
        p = Thread(target=func)
        p.start()
        t_list.append(p)
    for i in t_list:
        i.join()
    print(a)

'''
输出结果：
	10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

如果不加入Lock锁，那么在time.sleep(0.1)的时候，线程就会将GIL释放，以此类推，所有线程都会得到b=a=10的值，从而进行a=b-1的操作时，得到的值都只会是9，数据的同步就出现的问题
'''

1、GIL与Lock综合分析

分析：
　　#1.100个线程去抢GIL锁，即抢执行权限
     #2. 肯定有一个线程先抢到GIL（暂且称为线程1），然后开始执行，一旦执行就会拿到lock.acquire()
     #3. 极有可能线程1还未运行完毕，就有另外一个线程2抢到GIL，然后开始运行，但线程2发现互斥锁lock还未被线程1释放，于是阻塞，被迫交出执行权限，即释放GIL
    #4.直到线程1重新抢到GIL，开始从上次暂停的位置继续执行，直到正常释放互斥锁lock，然后其他的线程再重复2 3 4的过程

2、互斥锁与join的区别

'''
需知join是等待子线程所有的代码执行完，相当于锁住了子线程的所有代码，而Lock只是锁住一部分操作共享数据的代码。

Lock是比join效率更高的方法