python如何支援併發？

oaksharks發表於2020-07-25
Python

由於GIL（Global Interpreter Lock）的存在使得在同一時刻Python程式只能使用CPU的一個核心，也就是對應作業系統的一個
核心執行緒，對於一個Python web程式，如果有個請求，並且都是長耗時的計算任務（佔用），這個程式在接受第一個請求後
還能處理別的請求麼？假如web程式接受到請求就while True了：

def handle_request(request):
    while True:
        pass

從程式碼上理解，Python只有一個真正的執行執行緒，程式碼走到while True就佔用唯一的一個cpu核心了，它還有機會處理
別的任務麼？

來啟動兩個執行緒都進行while True ，觀察他們是否都能執行來模擬那兩個請求：

import time, threading

def f1(name):
    while True:
        print(name)
        time.sleep(1)

threading.Thread(target=f1, args=('f1', )).start()
threading.Thread(target=f1, args=('f2', )).start()

輸出結果：

f1
f2
f2f1

f2
f1
...

實際上使用Django(一個Python Web 框架)測試，即使一個請求執行了while True這樣的程式碼，它還是可以處理別的請求（支援併發）；

來解釋一下為什麼兩個while True 都能執行：
還是用GIL這把鎖，第一個while True的執行緒拿到這把鎖才能執行，然後它執行了一個print(name)接著把鎖釋放了，
它就暫停了，接著第二個while True執行緒拿到GIL後開始執行，圍繞GIL交替執行，就實現了Python的多執行緒。

總結一下：

while True也不能一直持有CPU資源，它也是執行一會歇一會，這就給了其他程式機會，這裡面有兩個關鍵點：

  1. 如何搶到這把鎖
  2. 如何釋放鎖

搶鎖，排隊。給lock安排一個佇列，想執行的進這個佇列。

釋放鎖的有點類似程式排程：

  • 劃分時間片（執行一樣的時間）
  • 執行指令計數（執行一樣的指令次數）
  • 碰到IO操作（被動等待）
  • 主動等待（wait/join/sleep）

碰到IO操作，需要等待IO裝置完成計算才能繼續執行執行緒，這段時間內不佔用CPU資源，先把鎖釋放了。
主動等待，典型的就是sleep，主動放棄鎖，等到一定時機再重新執行。

以上分析 說明Python支援併發，但是由於無法利用多核處理器優勢，對於大量併發下的計算密集型應用
不適合使用Python。

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