为什么要使用全局翻译锁？

Question

Python的Global Interpreter Lock的确切功能是什么？其他编译为字节码的语言是否采用类似的机制？

Answer 1

通常，对于任何线程安全问题，您都需要使用锁来保护内部数据结构。这可以通过各种级别的粒度来完成。

您可以使用细粒度的锁定，其中每个单独的结构都有其自己的锁定。

您可以使用粗粒度锁定，其中一种锁定可以保护所有内容（GIL方法）。

每种方法各有利弊。细粒度的锁定允许更大的并行度-两个线程不共享任何资源时可以并行执行。但是，这需要更大的管理开销。对于每一行代码，您可能需要获取并释放几个锁。

相反，粗粒度方法则相反。两个线程不能同时运行，但是单个线程将运行得更快，因为它并没有做太多记账工作。最终，它归结为单线程速度和并行性之间的折衷。

曾有几次尝试在python中删除GIL，但是单线程计算机的额外开销通常太大。实际上，即使在多处理器计算机上，由于锁争用，某些情况实际上也会变慢。

其他编译为字节码的语言是否采用类似的机制？

它是多种多样的，可能不应该将它视为语言属性，而应该将其视为实现属性。例如，有些Python实现（例如Jython和IronPython）使用其底层VM的线程方法，而不是GIL方法。此外，Ruby的下一个版本似乎正朝着引入GIL 迈进。

Answer 2

以下来自官方的Python / C API参考手册：

Python解释器不是完全线程安全的。为了支持多线程Python程序，当前线程必须拥有一个全局锁，才能安全地访问Python对象。如果没有锁，即使是最简单的操作也可能在多线程程序中引起问题：例如，当两个线程同时增加同一对象的引用计数时，引用计数最终只能增加一次而不是两次。

因此，存在这样的规则，即只有已获得全局解释器锁的线程才可以在Python对象上操作或调用Python / C API函数。为了支持多线程Python程序，解释器会定期释放并重新获取锁-默认情况下，每100个字节码指令（可以通过sys.setcheckinterval（）进行更改）。锁定也被释放并重新获得，这可能会阻止潜在的阻塞I / O操作（如读取或写入文件），以便在请求I / O的线程正在等待I / O操作完成的同时运行其他线程。

我认为这很好地概括了这个问题。