GIL锁VS普通互斥锁

一、GIL锁

刚开始的时候只有单核cpu
单核 --线程是cpu调度的最小单位，在cpython就是python解释器进程，在这个进程里可以开多条线程，但同一时刻只能被一个cpu调度一条线程去执行。
python中垃圾回收是垃圾回收线程，是单独起一条线程来执行的，在垃圾回收线程在执行时别的线程不会执行，也就不会出现并发安全的问题。


之后发展成有多核cpu
2核----多线程被多cpu调度，就会出现并发安全问题
（比如有2个cpu,这个线程在这个cpu执行，另外一个垃圾回收线程在另一个cpu执行的，当垃圾回收线程在执行的时候可能跟另一个在执行中的cpu操作同一变量，就会导致并发安全问题），
龟叔就想到弄一把大锁，Cpython解释器内置了GIL锁解决了此问题。在cpython解释器上执行的线程，只有获取到GIL互斥锁的线程才能被调度去执行，也就变成了同一时刻一个cpu的一个线程执行
（所以python无法利用多核优势），这样就解决了并发安全的问题，但又出现了python不能利用多核优势这个问题，
即便是有10个cpu10条线程，同一时刻也只有一个cpu的一条线程可以调度去执行


之后为了提高效率，有了多进程，多进程里可以有多个线程，比如开3个进程，那么每个进程有一个线程可以被cpu调度去执行，进程之间数据是隔离，不存在数据并发安全问题，
所以要执行cpu（计算）密集型要开多进程，要执行io密集型要开多线程

之后进程消耗资源太大----就有了协程
协程就是单线程下的并发，自己处理io操作，一遇到io操作自己切，切过来执行完了之后再回去再去执行另外一个

二、为什么有了GIL锁还需要互斥锁？

GIL已经保证了只有一个线程在运行了 那么其他线程应该是没有权限再操作资源了呀？

GIL锁叫全局解释器锁，因为python是解释型语言，要做垃圾回收，比如cpython解释器里同一进程开3个线程，进程内数据是共享的，当垃圾回收线程要工作时其他线程就会停止，
此时可以看到哪个线程的引用计数为0了，再决定是否要做回收。

现在有3条线程，分别是a=0, a=a+1，a=a+1 正常情况下就会加到3，如果多个线程并发起来执行，数据就会乱了（因为线程1拿到1还没来得及做累加，遇到io或者时间片到了，cpu会让出去执行
权限，需要切线程；接着调度了2执行，此时2拿到的a还是0，此时又还没来得及做累加，遇到io或者时间片到了，cpu会让出去执行权限，需要切线程；接着调度了3执行，此时3拿到的a还是0，
执行a+=1之后a=1了，写回去了1，之后cpu调度到1线程a原来等于0，a+1变成了1写回去了，之后cpu调度到2线程a原来等于0，a+1变成了1写回去了，就这样得到的结果与我们想象中的不一样了。


GIL锁是无法控制用户级别的安全的，所以就需要加个互斥锁，互斥锁是只要1拿到之后变量没改完就不释放，那就一直等着改完之后才给2给3，就保障了数据安全。
GIL锁本质也是互斥锁，但控制的级别不一样。GIL锁只能保障多进程的数据安全就是全cpython解释器的数据安全，普通互斥锁用来保障同一进程下的多线程的数据安全，使用级别不同。

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这个只是cpython解释器会遇到的问题，编译型语言不会出现这种问题，因为编译型语言需要先编译，编译完了能够监控到谁用谁不用，所以不会存在gil锁的问题。
其他语言任何情况尽量开线程尽量不用开进程。

 三、拓展：GIL锁

cpu和GIL必须都具备才可以执行代码

拿到cpu权限-》拿到GIL解释器锁-》执行代码

​在python3.2之后GIL有了新的实现，目的是为了解决that GIL thrashing问题，这是Antoine Pitrou的功劳

GIL解释器锁会在两种情况下释放

1.主动释放：自己主动交出来

遇到IO操作或者分配的cpu时间片到时间了

注意，GIL存在的意义在于维护线程安全，x=10涉及到io操作，如果也被当成普通的io操作，主动交出GIL，那么一定会出现数据不安全问题，所以x=10一定是被区分对待了

至于x=10如何实现的被区分对待，这其实很好理解，任何的io操作都是向操作系统发送系统调用，即调用操作系统的某一接口实现的，比如变量赋值操作肯定是调用了一种接口，文件读写操作肯定也是调用了一种接口，网络io也是调用了某一种接口，这就给区分对待提供了实现的依据，即变量赋值操作并不属于主动释放的范畴，这样GIL在线程安全方面才会有所作为

2.被动释放

python3.2之后定义了一个全局变量

/* Python/ceval.c */
...
static volatile int gil_drop_request = 0;

 

注意当只有一个线程时，该线程会一直运行，不会释放GIL，当有多个线程时

例如thead1，thread2

如果thread1一直没有主动释放掉GIL，那肯定不会让他一直运行下去啊

实际上在thread1运行的过程时，thread2就会执行一个cv_wait(gil,TIMEOUT)的函数

（默认TIMEOUT值为5milliseconds，但是可以修改），一旦到了时间，就会将全局变量

gil_drop_request = 1;，线程thread1就会被强制释放GIL，然后线程thread2开始运行并

返回一个ack给线程thread1，线程thread1开始调用cv_wait(gil,TIMEOUT)

3.详见图解：http://www.dabeaz.com/python/UnderstandingGIL.pdf

 三、协程

解决单线程下的并发，遇到IO只会在自己的线程下切换，不会切到别的线程上去