什么是GIL锁和互斥锁_python的gil和互斥锁-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/sui_152/article/details/147148879

文章目录

在Python中，GIL（全局解释器锁）和互斥锁是两个重要的概念，它们都与多线程编程和并发控制有关。以下是关于GIL和互斥锁的详细解释：

1.GIL（全局解释器锁）

1.定义与原理

GIL是Python解释器（特别是CPython）中的一种机制，它是一个互斥锁，确保在同一时刻只有一个线程执行Python字节码。
GIL的主要目的是保护Python解释器的内部数据结构，防止多线程同时访问和修改这些数据，从而简化内存管理和提高线程安全性。

2.影响

CPU密集型任务：由于GIL的存在，多线程在CPU密集型任务中无法充分利用多核CPU，因为只有一个线程能执行Python字节码，导致多线程性能提升有限，甚至可能比单线程更慢。
IO密集型任务：在IO密集型任务中，GIL的影响较小。因为线程在等待IO操作时会释放GIL，允许其他线程执行，所以多线程能够发挥一定作用。

3.释放时机

线程执行完一个时间片后会释放GIL。
遇到IO操作或其他阻塞情况时，线程会释放GIL，以便其他线程执行。

2.互斥锁

2.1定义与原理

互斥锁是一种同步原语，用于控制对共享资源的访问。在Python中，可以通过threading模块或multiprocessing模块提供的Lock类来实现。
互斥锁确保同一时刻只有一个线程可以访问被锁定的共享资源，从而避免竞态条件和数据混乱。
互斥锁的基本概念
创建锁：通过threading.Lock()创建一个锁对象。
获取锁：使用lock.acquire()方法获取锁。如果锁已被其他线程获取，当前线程将被阻塞，直到锁被释放。
释放锁：使用lock.release()方法释放锁，允许其他线程获取锁。
上下文管理：可以使用with语句来自动管理锁的获取和释放，确保锁在代码块执行完毕后被释放。

2.2作用

在多线程环境中，互斥锁用于保护临界区，即访问共享资源的代码段。当一个线程获得锁并进入临界区后，其他线程必须等待该线程释放锁后才能进入临界区。
互斥锁是应用程序级别的锁，由程序员显式控制其加锁和解锁操作，用于解决多线程间的数据竞争问题。

2.3示例：

假设有一个多线程程序，需要多个线程安全地更新一个共享变量。下面的示例展示了如何使用互斥锁来确保线程安全。

import threading

# 共享变量
shared_variable = 0

# 创建互斥锁
mutex = threading.Lock()

# 线程函数，用于更新共享变量
def thread_function():
    global shared_variable
    # 获取锁
    mutex.acquire()
    try:
        # 临界区，这里进行共享变量的更新操作
        for _ in range(100000):
            shared_variable += 1
    finally:
        # 确保锁被释放
        mutex.release()

# 创建多个线程
threads = []
for _ in range(5):
    thread = threading.Thread(target=thread_function)
    threads.append(thread)
    thread.start()

# 等待所有线程完成
for thread in threads:
    thread.join()

# 输出最终结果
print(f"Final value of shared_variable: {shared_variable}")