python - 这种 Python 生产者-消费者无锁方法是线程安全的吗？

Question

我最近编写了一个使用简单的生产者/消费者模式的程序。它最初有一个与不正确使用 threading.Lock 有关的错误，我最终修复了它。但这让我想到是否可以以无锁的方式实现生产者/消费者模式。

我的要求很简单:

• 一个生产者线程。
• 一个消费者线程。
• 队列中只有一项。
• 生产者可以在当前项目被消费之前生产下一个项目。因此，当前项目丢失了，但这对我来说没关系。
• 消费者可以在生产下一个项目之前消耗当前项目。因此，当前项目被消耗了两次(或更多)，但这对我来说没问题。

所以我这样写:

QUEUE_ITEM = None

# this is executed in one threading.Thread object
def producer():
    global QUEUE_ITEM
    while True:
        i = produce_item()
        QUEUE_ITEM = i

# this is executed in another threading.Thread object
def consumer():
    global QUEUE_ITEM
    while True:
        i = QUEUE_ITEM
        consume_item(i)

我的问题是:这段代码是线程安全的吗？

立即评论:这段代码并不是真正无锁的——我使用 CPython，它有 GIL。

我对代码进行了一些测试，它似乎可以工作。它转化为一些 LOAD 和 STORE 操作，由于 GIL，它们是原子的。但我也知道当 x 实现 __del__ 方法时 del x 操作不是原子的。因此，如果我的项目有一个 __del__ 方法并且发生了一些讨厌的调度，事情可能会崩溃。还是不行？

另一个问题是:我必须施加什么样的限制(例如对生产项目的类型)才能使上述代码正常工作？

我的问题只是关于利用 CPython 和 GIL 的怪癖来提出无锁(即没有锁，如 threading.Lock 明确地在代码中)解决方案的理论可能性。

Answer 1

诡计会咬你。只需使用队列在线程之间进行通信即可。