Python多线程和GIL

Question

我在阅读关于GIL的内容时发现它从未明确指出是否包括主线程（我认为是的）。我提问的原因是因为我有一个设置了线程以修改字典的程序。主线程根据玩家输入添加/删除，而一个线程循环数据更新和更改数据。

然而，在某些情况下，一个线程可能会迭代字典键，其中一个线程可能会删除它们。如果有所谓的GIL并且它们按顺序运行，为什么我会收到“dict changed”错误？如果只有一个线程可以同时运行，那么这种情况理论上不应该发生。

能否有人解释一下这样的情况？谢谢你。

- Charles

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通常情况下，Python线程只对I/O绑定的线程有意义。如果您想要在并行访问数据结构时保持一致性，则需要显式锁定。如果您需要CPU绑定的并行性，则通常必须使用完全不同的东西。 - 9000

CPU密集型任务应使用多进程而非线程来运行。使用消息队列作为任务队列，让许多工作人员拉取任务（或将它们推送）是Python并行性的一种场景。 - JerodG

Answer 1

它们同时运行，只是不会同时执行。迭代可能会交替进行。引用 Python:

CPython解释器使用的机制，确保一次只有一个线程在执行Python bytecode。

因此，两个for循环可以同时运行，只是没有（例如）同时出现两个del dict[index]。

- orlp

Answer 2

GIL（全局解释器锁）在Python的字节码级别上进行锁定，适用于所有线程，即使是主线程。如果一个线程修改一个字典，另一个线程迭代键，它们将互相干扰。

“同一时间只有一个线程运行”是正确的，但你必须理解粒度的单位。在CPython的GIL中，粒度是一个字节码指令，因此执行可以在任何字节码处在不同线程之间切换。

- Ned Batchelder

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GIL是CPython解释器使用的机制，用于确保一次只有一个线程执行Python字节码。这简化了CPython的实现，使对象模型（包括关键内置类型，如dict）隐式地安全防止并发访问。如果我没错的话，这意味着dict是线程安全的？ - boh

这取决于您对字典执行的操作。d[k] += 1不是线程安全的。如果有疑问，请使用自己的同步。 - Ned Batchelder

Answer 3

gil（全局解释器锁）可以防止两个线程同时修改解释器状态。它并不提供任何线程一致性约束，也不提供粒度小于整个进程的任何互斥机制。如果您需要在两个线程中读取和修改字典，则应使用互斥锁。

- SingleNegationElimination

Answer 4

Python切换线程的频率比你想象的要高。你说“只有一个”线程应该在同一时间运行，从技术上讲这是正确的，但它取决于你对“一个”的定义。Python的原子操作非常小。例如：向字典中添加单个项目。遍历整个字典可能会被中断。

您应该使用threading库中的锁对象来隔离程序的原子操作。

- Brian Goldman