python关于多线程的GIL问题，以及CPU分配核数的问题

对于Python中，多线程的问题详细描述：

        在Python中，其实对于多线程的运行方案并不完美，纯属的Python多线程运行时，只能实现并发执行，对于现在的多核CPU来说，有点浪费CPU资源，但在其他的语言中，并没有这个问题。

    这一切都是由于时代的原因，在上个世纪80年代，由于硬件的发展，当时的电脑只是单核CPU，并没有今天的多核CPU。发明Python语言的龟叔，为了实现单核多任务的操作，提出了一个相当精彩的概念，就是GIL。

    GIL解决了单核CPU多任务的问题，但随着硬件的发展，同样也暴露出了GIL的缺点，即不能实现在多核CPU的今天，多线程的多任务并行执行。

为了探讨GIL的实现，先简单简绍一下多任务的概念：

    对于多任务，无论是多进程或者多线程，在具体的CPU执行阶段是按线程去分配CPU执行的，因为在CPU执行阶段会将进程分为线程执行，每一个进程可以细分为一个主线程和n个子线程，在真正执行的时候，是由线程去争抢CPU的时间片， 即CPU分配资源和调度的基本单位是线程。通过时间片轮流机制实现多任务的执行效果。具体的时间片轮流机制可以查阅CPU的制造商的相关网站，每家的厂商对于时间片轮流机制的算法不尽相同，但都实现了同一个功能，即让CPU不停的切换多个线程，并让每个线程执行一个或者多个时间片（即是该线程竞争到的时间片，如果在该线程执行时遇到I/O操作，CPU会释放该线程资源，转而执行其他竞争到CPU时间片的线程）。

GIL的出现与现在出现的问题：

    GIL（全局解释器锁），该概念提出了在同一个进程下的多线程的任务中，保证同一时刻只能一个线程使用CPU，其他线程处于锁定状态，即其他线程不能去竞争CPU资源，或者说其他线程去竞争CPU资源，即使竞争到也会被CPU调度释放。GIL概念提出：在同一进程下的多线程执行时，只有拥有GIL锁的一个线程能够在CPU中进行运算执行，如果该线程在时间片用完时，或者在执行时遇到I/O操作，会释放GIL锁 ，转而将锁发放给其他竞争到CPU资源的线程拥有。

    因此，在哪个单核年代，龟叔的GIL概念算是完美了解决单核多任务的想法。但在计算机飞速发展的今天，随着多核CPU的出现，GIL反而成为了Python的弱点，即单进程多任务不能实现多任务的并行执行，降低了CPU的使用效率。即同一时间只能有一个线程执行。因此只能执行并发的方式，浪费了CPU的较高性能。

GIL是由解释器创建的。GIL本身也有执行的时间的规定和释放GIL锁资源的条件，是由龟叔在编写解释器时，，根据计算机性能去计算添加的，因此属于人为添加的。但在现在大多数的多任务（是指其他语言）是由编程语言编写，由CPU硬件去决定和分配资源去执行代码，而GIL是人为的添加CPU的执行。因此可以这么方便的解释Python的多任务，Python的多任务在进入执行时，不是像其他语言的是以线程进行CPU内核分配的，而是以进程为单位去进行CPU时间片资源竞争的。

以下是进程执行死循环时，竞争CPU一个核心资源的情况：

以下是一个进程下的线程，以进程为单位去竞争CPU资源，线程之间分配该线程竞争到的资源：

    看到现象好像是多个核心在同时执行，实际是只有一个核心在执行。但是由于CPU切换的资源的速度快到无法想象，因此你的眼睛欺骗了你。

多进程的执行情况：

如何解决gil问题：

    1.更换cpython为jpython(不建议)

    2.使用多进程完成多线程的任务

    3.在使用多线程可以使用c语言去实现  参考：http://blog.youkuaiyun.com/cheryl_77/article/details/77160206

Gil全局解释器锁延伸扩展：


作用 : 保证同一时刻只有一个线程能使用到cup
解释 : 当我们使用多线程的时候,在一个进程中只有一个GIL锁,那么这多个线程中谁拿到GIL谁就可以
使用cpu(ps:多个进程有多个Gil锁)


问题1: 什么时候会释放Gil锁,
答 :  1 遇到像 i/o操作这种 会有时间空闲情况 造成cpu闲置的情况会释放Gil
  2 会有一个专门ticks进行计数 一旦ticks数值达到100 这个时候释放Gil锁 线程之间开始竞争Gil锁(说明:
ticks这个数值可以进行设置来延长或者缩减获得Gil锁的线程使用cpu的时间)

问题2: 互斥锁和Gil锁的关系

Gil锁  : 保证同一时刻只有一个线程能使用到cup
互斥锁 : 多线程时,保证修改共享数据时有序的修改,不会产生数据修改混乱


首先假设只有一个进程,这个进程中有两个线程 Thread1,Thread2, 要修改共享的数据date, 并且有互斥锁

执行以下步骤

(1)多线程运行，假设Thread1获得GIL可以使用cpu，这时Thread1获得 互斥锁lock,Thread1可以改date数据(但并
没有开始修改数据)

(2)Thread1线程在修改date数据前发生了 i/o操作 或者 ticks计数满100 (注意就是没有运行到修改data数据),这个
时候 Thread1 让出了Gil,Gil锁可以被竞争

(3) Thread1 和 Thread2 开始竞争 Gil (注意:如果Thread1是因为 i/o 阻塞 让出的Gil Thread2必定拿到Gil,如果
Thread1是因为ticks计数满100让出Gil 这个时候 Thread1 和 Thread2 公平竞争)

(4)假设 Thread2正好获得了GIL, 运行代码去修改共享数据date,由于Thread1有互斥锁lock，所以Thread2无法更改共享数据
date,这时Thread2让出Gil锁 , GIL锁再次发生竞争 


(5)假设Thread1又抢到GIL，由于其有互斥锁Lock所以其可以继续修改共享数据data,当Thread1修改完数据释放互斥锁lock,
Thread2在获得GIL与lock后才可对data进行修改

以上描述了 互斥锁和Gil锁的 一个关系