python - Python 中 GIL 的新实现是否处理了竞争条件问题？

Question

我已阅读 an article关于 Python 中的多线程，他们试图使用同步来解决竞争条件问题。我已经运行下面的示例代码来重现竞争条件问题:

import threading 

# global variable x 
x = 0

def increment(): 
    """ 
    function to increment global variable x 
    """
    global x 
    x += 1

def thread_task(): 
    """ 
    task for thread 
    calls increment function 100000 times. 
    """
    for _ in range(100000): 
        increment() 

def main_task(): 
    global x 
    # setting global variable x as 0 
    x = 0

    # creating threads 
    t1 = threading.Thread(target=thread_task) 
    t2 = threading.Thread(target=thread_task) 

    # start threads 
    t1.start() 
    t2.start() 

    # wait until threads finish their job 
    t1.join() 
    t2.join() 

if __name__ == "__main__": 
    for i in range(10): 
        main_task() 
        print("Iteration {0}: x = {1}".format(i,x)) 

当我使用 Python 2.7.15 时，它确实返回了与文章相同的结果。但是当我使用 Python 3.6.9 时它不会(所有线程返回相同的结果 = 200000)。

我想知道 GIL 的新实现(自 Python 3.2 起)是否处理​​了竞争条件问题？如果是这样，为什么 Lock、Mutex 仍然存在于 Python >3.2 中。如果没有，为什么像上例那样运行多线程修改共享资源时没有冲突？

这些天来，当我试图更多地了解 Python 的底层工作原理时，我的大脑一直在为这些问题苦苦挣扎。

Answer 1

您所指的更改是将检查间隔替换为切换间隔。这意味着不是每 100 字节代码切换一次线程，而是每 5 毫秒切换一次。

引用:https://pymotw.com/3/sys/threads.html https://mail.python.org/pipermail/python-dev/2009-October/093321.html

因此，如果您的代码运行得足够快，它将永远不会经历线程切换，并且您可能会觉得这些操作是原子的，而实际上并非如此。没有出现竞争条件，因为没有实际的线程交织。 x += 1 实际上是四个字节码:

>>> dis.dis(sync.increment)
 11           0 LOAD_GLOBAL              0 (x)
              3 LOAD_CONST               1 (1)
              6 INPLACE_ADD         
              7 STORE_GLOBAL             0 (x)
             10 LOAD_CONST               2 (None)
             13 RETURN_VALUE        

解释器中的线程切换可以发生在任意两个字节码之间。

考虑到在 2.7 中，这总是打印 200000，因为检查间隔设置得如此之高，以至于每个线程在下一次运行之前全部完成。同样可以用开关间隔来构造。

import sys
import threading 

print(sys.getcheckinterval())
sys.setcheckinterval(1000000)

# global variable x 
x = 0

def increment(): 
    """ 
    function to increment global variable x 
    """
    global x 
    x += 1

def thread_task(): 
    """ 
    task for thread 
    calls increment function 100000 times. 
    """
    for _ in range(100000): 
        increment() 

def main_task(): 
    global x 
    # setting global variable x as 0 
    x = 0

    # creating threads 
    t1 = threading.Thread(target=thread_task) 
    t2 = threading.Thread(target=thread_task) 

    # start threads 
    t1.start() 
    t2.start() 

    # wait until threads finish their job 
    t1.join() 
    t2.join() 

if __name__ == "__main__": 
    for i in range(10): 
        main_task() 
        print("Iteration {0}: x = {1}".format(i,x))