Python并发编程之谈谈线程中的“锁机制”（三）

大家好， 进入第三篇。

今天我们来讲讲，线程里的。

本文目录

何为Lock（ 锁 ）？

如何使用Lock（ 锁 ）？

为何要使用锁？

可重入锁（RLock）

防止死锁的加锁机制

饱受争议的GIL（全局锁）

.何为Lock（ 锁 ）？

何为 ( 锁 )，在网上找了很久，也没有找到合适的定义。可能 这个词已经足够直白了，不需要再解释了。

但是，对于新手来说，我还是要说下我的理解。

我自己想了个生活中例子来看下。

有一个奇葩的房东，他家里有两个房间想要出租给别人，他认为租到自己家房子的人都是一家人，东西都应该是公有的。所以这两个房间的两把锁，用的是同一把钥匙，而且钥匙只有一把。这样A房间的主人只要拿到这把公共的钥匙，也能去B房间。就像在自己家一样。反之亦然。按理说，是没人会租的。但是，有什么样的房东，就能遇到什么样的房客。还真有那么两个人去租他的房子。有一天，X和Y两位房客碰巧同时回到家，两个人工作了一天，都很累，都想第一时间回到自己的小窝去休息。可是钥匙只有一把，两个人得去房东那里去抢，谁先拿到，谁就能先回到家。而另一个人，就得抢到的那个人用完了钥匙才能开门去休息。

回到我们的线程中来，有两个线程A和B，A和B里的程序都加了同一个锁对象，当线程A先执行到(拿到钥匙后)，线程B只能等到线程A释放锁后（用完钥匙开门）才能执行程序（开门）。

这个例子，是不是让你清楚了什么是锁呢？

.如何使用Lock（ 锁 ）？

来简单看下代码，学习如何加锁，获取钥匙，释放锁。

需要注意的是， 和 必须成对出现。否则就有可能造成死循环。

很多时候，我们虽然知道，他们必须成对出现，但是还是难免会有忘记的时候。

为了，规避这个问题。我推荐使用使用来加锁。

语句会在这个代码块执行前自动获取锁，在执行结束后自动释放锁。

.为何要使用锁？

你现在肯定还是一脸懵逼，这么麻烦，我不用锁不行吗？有的时候还真不行。

那么为了说明锁存在的意义。我们分别来看下，不用锁的情形有怎样的问题。

定义两个函数，分别在两个线程中执行。这两个函数 一个变量 。

看代码貌似没什么问题，执行下看看输出

是不是很乱？完全不是我们预想的那样。

解释下这是为什么？因为两个线程共用一个全局变量，又由于两线程是交替执行的，当 执行三次 操作时，就不管三七二十一 给n做了操作。两个线程之间，执行完全没有规矩，没有约束。所以会看到输出当然也很乱。

加了锁后，这个问题也就解决，来看看

由于的线程，率先拿到了钥匙，所以在for循环中，并没有人会拿到这把钥匙对n进行操作。当执行完毕释放锁后，拿到钥匙，才开始自己的for循环。

看看执行结果，真如我们预想的那样。

这里，你应该也知道了，加锁是为了对锁内资源（变量）进行锁定，避免其他线程篡改已被锁定的资源，以达到我们预期的效果。

为了避免大家忘记释放锁，后面的例子，我将都使用上下文管理器来加锁。大家注意一下。

.可重入锁（RLock）

有时候在同一个线程中，我们可能会多次请求同一资源（就是，获取同一锁钥匙），俗称锁嵌套。

如果还是按照常规的做法，会造成死循环的。比如，下面这段代码，你可以试着运行一下。会发现并没有输出结果。

是因为，第二次获取锁钥匙时，发现钥匙已经被同一线程的人拿走了。自己也就理所当然，解不了锁，程序就卡住了。

那么如何解决这个问题呢。

模块除了提供锁之外，还提供了一种可重入锁，专门来处理这个问题。

执行一下，发现已经有输出了。

需要注意的是，可重入锁，只在同一线程里，放松对锁钥匙的获取，其他与并无二致。

.防止死锁的加锁机制

在编写多线程程序时，可能无意中就会写了一个死锁。可以说，死锁的形式有多种多样，但是本质都是相同的，都是对资源不合理竞争的结果。

以本人的经验总结，死锁通常以下几种

同一线程，嵌套获取锁，造成死锁。

多个线程，不按顺序同时获取多个锁。造成死锁

对于第一种，上面已经说过了，使用可重入锁。

主要是第二种。可能你还没明白，是如何死锁的。

举个例子。

线程1，嵌套获取A,B两个锁，线程2，嵌套获取B,A两个锁。

由于两个线程是交替执行的，是有机会遇到线程1获取到锁A，而未获取到锁B，在同一时刻，线程2获取到锁B，而未获取到锁A。由于锁B已经被线程2获取了，所以线程1就卡在了获取锁B处，由于是嵌套锁，线程1未获取并释放B，是不能释放锁A的，这是导致线程2也获取不到锁A，也卡住了。两个线程，各执一锁，各不让步。造成死锁。

经过数学证明，只要两个（或多个）线程获取嵌套锁时，按照固定顺序就能保证程序不会进入死锁状态。

那么问题就转化成如何保证这些锁是按顺序的？

有两个办法

人工自觉，人工识别。

写一个辅助函数来对锁进行排序。

第一种，就不说了。

第二种，可以参考如下代码

如何使用呢？

看到没有，表面上的先获取锁x，再获取锁，而是先获取锁，再获取。

但是实际上，函数，已经对，两个锁进行了排序。所以，都是以同一顺序来获取锁的，是不是造成死锁的。

.饱受争议的GIL（全局锁）

在第一章的时候，我就和大家介绍到，多线程和多进程是不一样的。

多进程是真正的并行，而多线程是伪并行，实际上他只是交替执行。

是什么导致多线程，只能交替执行呢？是一个叫（，全局解释器锁）的东西。

什么是GIL呢？

任何Python线程执行前，必须先获得GIL锁，然后，每执行100条字节码，解释器就自动释放GIL锁，让别的线程有机会执行。这个GIL全局锁实际上把所有线程的执行代码都给上了锁，所以，多线程在Python中只能交替执行，即使100个线程跑在100核CPU上，也只能用到1个核。

需要注意的是，GIL并不是Python的特性，它是在实现Python解析器(CPython)时所引入的一个概念。而Python解释器，并不是只有CPython，除它之外，还有，，，等。

在绝大多数情况下，我们通常都认为 Python CPython，所以也就默许了Python具有GIL锁这个事。

都知道GIL影响性能，那么如何避免受到GIL的影响？

使用多进程代替多线程。

更换Python解释器，不使用CPython

好了，关于线程的锁机制，我们大概就介绍这些内容。

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