Python高级技术之:`Python`的`asyncio`和`GIL`:`await`在`GIL`中的释放时机。

各位观众老爷,晚上好!我是你们的老朋友,BUG终结者。今天咱们来聊聊Python异步编程里一个让人又爱又恨的话题:asyncio和GIL的爱恨纠葛,重点剖析await在GIL中的释放时机。 开场白:GIL这货,甩也甩不掉的影子 话说Python这门语言啊,简单易用,深受广大程序员的喜爱。但是!凡事都有个“但是”,Python有个全局解释器锁(Global Interpreter Lock,简称GIL),它就像一个看场子的保安,每次只允许一个线程执行Python字节码。这就意味着,即使你的机器有八核、十六核,Python的多线程也只能“伪并发”,并不能真正利用多核优势。 但是,咱们程序员也不是吃素的,GIL挡不住我们追求高性能的脚步。于是,asyncio横空出世,它是一种基于单线程的并发模型,通过事件循环来调度协程,从而实现高效的IO密集型任务处理。 正餐:asyncio的崛起和await的妙用 asyncio的核心思想是:当一个协程在等待IO操作(比如网络请求、文件读写)时,它可以主动让出控制权,让其他协程有机会执行,从而避免阻塞。这种让出控制权的操作,就是通过await关键字来实现的 …

Python高级技术之:`GIL`对多核`CPU`的利用率:从源码层面看`GIL`的释放时机。

各位观众,大家好!今天咱们聊聊Python里那个让人又爱又恨的家伙——GIL,也就是全局解释器锁 (Global Interpreter Lock)。 别看它名字挺唬人,其实简单说,就是个“锁”,锁住了Python解释器,让同一时刻只能有一个线程执行Python字节码。 很多人一听GIL就皱眉头,觉得它限制了Python在多核CPU上的发挥。那今天咱们就来扒一扒GIL的底裤,从源码层面看看它到底是怎么运作的,以及它什么时候会“放权”,让其他线程也喘口气。 一、GIL是个什么玩意儿? 首先,得明确一点:GIL不是Python语言本身的特性,而是CPython解释器(也是最常用的Python解释器)的实现细节。 其他的Python解释器,比如Jython、IronPython,就没有GIL这个东西。 GIL的存在,主要是为了简化CPython解释器的内存管理,特别是线程安全相关的部分。没有GIL,就得用更复杂的锁机制来保护共享资源,这会带来额外的性能开销,甚至死锁的风险。 你可以把GIL想象成一个厕所的门锁。 就算你家有十个厕所,每次也只能有一个人进去拉屎。 别人必须等着,直到里面的人出来 …

Python高级技术之:`GIL`对`NumPy`等科学计算库的影响:如何利用`C`扩展绕过`GIL`。

各位听众,晚上好!我是今晚的讲师,很高兴能和大家一起探讨Python中一个既让人爱又让人恨的话题:GIL(Global Interpreter Lock)以及它对NumPy等科学计算库的影响,以及如何通过C扩展来绕过这个“全局锁”。 先别急着喊"坑爹",GIL的确是Python并发编程中的一个痛点,但理解它、掌握它,我们就能更好地利用Python的强大功能。 一、GIL是个啥玩意儿?为啥会有它? 想象一下,你家只有一个卫生间(单核CPU),一家人(多个线程)都想用,为了避免大家同时进去导致“资源争用”(数据混乱),你家制定了一个规则:谁拿到卫生间的钥匙(GIL),谁才能进去使用。用完之后,必须把钥匙交出来,让其他人有机会进去。 这就是GIL的大致工作原理。GIL是一个全局解释器锁,它保证在任何时刻,只有一个线程能够执行Python字节码。这意味着,即使你的机器有多个CPU核心,你的Python程序也只能利用一个核心来执行Python代码。 为什么Python要引入GIL呢?这要追溯到Python的早期设计。GIL最初是为了简化C扩展的编写,并解决Python内存管理 …

Python高级技术之:`GIL`(全局解释器锁)的内部工作原理:它如何影响多线程程序的性能,以及如何绕过它。

各位观众,大家好!今天咱们来聊聊Python世界里那个让人又爱又恨的家伙——GIL,也就是全局解释器锁。别一听“锁”就觉得枯燥,我保证用最有趣的方式,带大家扒一扒它的底裤,看看它到底是个什么玩意儿,怎么影响咱们的程序,又该怎么跟它斗智斗勇。 开场白:GIL是个啥?为什么要搞它? 想象一下,你家厨房只有一个锅(全局解释器),一家人(多个线程)都想用它做饭。为了避免大家抢锅,或者做饭的时候互相干扰,你家定了个规矩:每次只能有一个人拿着锅做饭(GIL)。其他人只能等着,等锅里的人做完,把锅还回来,下一个人才能用。 这就是GIL最通俗的比喻。它确保了在任何时刻,只有一个线程可以执行Python字节码。这听起来好像很糟糕,但当初设计GIL是为了简化C实现的Python解释器,尤其是内存管理。如果没有GIL,多个线程同时修改Python对象的内存,会引发各种难以调试的并发问题。 GIL的工作原理:锁住的不仅仅是线程 GIL不仅仅是一个简单的锁,它还涉及到线程的调度和上下文切换。Python解释器会周期性地释放GIL,让其他线程有机会执行。这个释放的时机通常是固定的时间间隔,或者是在线程执行了特定数 …

Python GIL 绕过:多进程与 C 扩展的并发策略

好的,让我们来聊聊Python GIL这个磨人的小妖精,以及如何用多进程和C扩展来绕过它,实现真正的并发。 讲座:Python GIL绕过:多进程与C扩展的并发策略 大家好!今天我们来聊聊Python程序员绕不开的一个话题:GIL,也就是全局解释器锁(Global Interpreter Lock)。这玩意儿就像一个“锁头”,锁住了Python解释器,让同一时刻只能有一个线程执行Python字节码。这在多核CPU时代简直是种浪费! 想象一下,你买了8核CPU,结果Python程序只能用1核,其他7核只能眼巴巴地看着。是不是感觉血亏?所以,绕过GIL,让Python程序真正利用多核CPU,就成了我们Python程序员的必修课。 一、GIL是个什么鬼? 首先,我们得搞清楚GIL到底是什么。简单来说,GIL是CPython解释器中的一个互斥锁,它确保在任何时刻,只有一个线程可以持有Python解释器的控制权。 为什么要有GIL? 这得追溯到Python诞生的年代。那时多核CPU还没普及,GIL的存在主要是为了简化CPython解释器的内存管理,特别是引用计数机制。有了GIL,就不用担心多个线 …

Python CPython 解释器深度剖析:字节码、GIL 与对象模型

好的,各位观众老爷,欢迎来到今天的Python CPython深度剖析讲堂!今天咱们不搞花里胡哨的PPT,直接上干货,扒一扒CPython解释器的底裤,看看它到底是怎么运作的。 第一节:Python代码的“变形记”——从源码到字节码 大家写Python代码,是不是感觉很飘逸? print(“Hello, World!”) 一行代码就能搞定,背后发生了啥?这就得说到CPython的第一个环节:编译。 等等,Python不是解释型语言吗?怎么还有编译?别急,此编译非彼编译。这里的编译,指的是将Python源码转换成字节码(bytecode)。字节码是一种更接近机器指令的中间表示,但仍然不是真正的机器码,需要解释器来执行。 可以用 dis 模块来查看Python代码对应的字节码: import dis def greet(name): print(f”Hello, {name}!”) dis.dis(greet) 输出类似如下(具体输出可能因Python版本而异): 4 0 LOAD_GLOBAL 0 (print) 2 LOAD_CONST 1 (‘Hello, ‘) 4 LOAD_FAS …

Python GIL 绕过:多进程与 C 扩展的并发策略

好的,各位观众老爷们,欢迎来到今天的Python并发绕坑指南!咱们今天的主题是“Python GIL 绕过:多进程与 C 扩展的并发策略”。 首先,咱们得先聊聊这个让无数Python开发者又爱又恨的玩意儿——GIL,也就是全局解释器锁(Global Interpreter Lock)。 GIL是个啥?为啥它是坑? 简单来说,GIL就像一个霸道的门卫,守在Python解释器的大门口。每次只允许一个线程进入解释器执行Python字节码。也就是说,即使你的电脑是八核处理器,你的Python程序的多线程也只能用到一个核心。这就像你买了辆法拉利,结果只能在村里土路上开,憋屈不? 那为啥要有GIL呢?这得追溯到Python最初的设计。GIL主要是为了简化CPython解释器的内存管理,并防止多个线程同时修改共享对象,从而保证线程安全。但是,它也带来了并发的瓶颈,特别是对于CPU密集型的任务。 GIL的影响有多大? 想象一下,你有个程序需要计算1000万个斐波那契数列。如果你用多线程来加速,你会发现,速度几乎没有提升,甚至可能更慢!这是因为GIL的存在,所有线程都在抢夺解释器的执行权,造成了额外的开 …

Python CPython 解释器深度剖析:字节码、GIL 与对象模型

好的,各位观众老爷,欢迎来到今天的“Python CPython 解释器深度剖析”专场。今天咱们不聊虚的,直接扒 Python 的底裤,看看 CPython 这个老司机是怎么跑起来的。 第一站:字节码,Python 的“汇编语言” 话说,Python 代码写出来,机器是看不懂的。得翻译一下。编译器干的就是这活儿。但 Python 比较懒,它不是直接翻译成机器码,而是翻译成一种中间代码,叫做字节码 (bytecode)。 这字节码就像是 Python 的“汇编语言”,比机器码高级,但比 Python 代码低级。为啥要搞这一层?原因很多,比如: 平台无关性: 字节码可以在任何安装了 Python 解释器的平台上运行,不用为每个平台编译不同的机器码。 方便解释执行: 解释器可以直接执行字节码,省去了编译成机器码的步骤。 怎么看 Python 代码对应的字节码?用 dis 模块。 import dis def add(a, b): return a + b dis.dis(add) 运行结果类似这样: 4 0 LOAD_FAST 0 (a) 2 LOAD_FAST 1 (b) 4 BINARY …

Python GIL(全局解释器锁)的真相与多线程并发瓶颈

好的,各位码农、攻城狮、程序猿、程序媛们,欢迎来到今天的“Python GIL 的真相与多线程并发瓶颈”大型玄幻剧场!我是今天的解说员,江湖人称“代码界的段子手”,今天就来扒一扒 Python 中这个让人又爱又恨的 GIL! 开场白:GIL,你是我的罗生门? 提到 Python,大家的第一反应可能是“优雅”、“简洁”、“易上手”。但凡事都有两面性,就像硬币一样,一面是闪耀的光芒,另一面则是隐隐的阴影。而这阴影,往往就来自于 Python 的 GIL (Global Interpreter Lock,全局解释器锁)。 这 GIL 就像一个霸道的门卫,守在 Python 解释器的大门前,任何线程想要进入解释器执行代码,都必须先拿到这把锁。这就意味着,在同一时刻,即使你的 CPU 有八个核心、十六个线程,也只能有一个线程真正运行 Python 字节码。 是不是感觉有点……内伤? 很多初学者可能觉得:“哎?不对啊,我用了 threading 模块创建了多个线程,它们明明都在跑啊?” 嗯,理论上它们确实都在“跑”,但实际上,它们是在争夺 GIL 这把唯一的钥匙,然后轮流进去“干活”,干一会儿就被 …