10、Python 多线程与多进程：原理、实践与应用

Python 多线程与多进程：原理、实践与应用

1. 全局解释器锁（GIL）概述

全局解释器锁（GIL）并非 Python（或 CPython）所独有，其他编程语言如 Ruby 的官方实现 Ruby MRI 以及 OCaml 也有 GIL。在 CPython 中，由于内存管理并非线程安全，GIL 是必要的。它通过强制所有操作串行执行，确保内存不会被破坏。对于单线程程序而言，GIL 能提升执行速度，并且简化了 C 扩展的创建，因为开发者无需考虑多线程问题。

不过，也有一些绕过 GIL 的方法：
- 使用 C 代码 ：由于 GIL 仅阻止线程同时运行 Python 字节码，因此可以用 C 语言编写任务代码，而 Python 仅作为代码的包装器。在这种情况下，GIL 不会阻止 C 代码同时运行所有线程。
- 网络服务器场景 ：对于大部分时间用于从网络读取数据包的网络服务器，GIL 不会影响性能。此时，增加的并发能力可以处理更多数据包，尽管没有真正的并行性，但能有效提升程序性能（每秒可服务更多客户端），不过每个任务的执行时间不变。

2. Python 中的线程

2.1 线程基础

线程由开始、执行序列和结束组成，还有一个指令指针，用于跟踪线程在其上下文中的当前运行位置。该指针可以被抢占或中断以停止线程，也可以暂时挂起，即让线程进入休眠状态。

在 Python 中处理线程有两种选择：
- thread 模块 ：提供了一些有限的线程处理能力，使用简单，对于小任务，带来的开销较小。