去年的 2022 Python 語言峰會上，開發(fā)者 Sam Gross 帶來了新提案：刪除全局解釋器鎖 GIL，解放多線程性能。但由于 GIL 歷史悠久，許多官方 / 非官方的 Python 包和模塊都深度融合了 GIL 模塊，徹底移除 GIL 功能可能會對生態(tài)造成影響。在 2023 年 1 月 9 日， Sam Gross 又創(chuàng)建了另一個 Python 提案 PEP 703：使全局解釋器鎖成為構(gòu)建 Python 的可選項。

CPython 的全局解釋器鎖（“GIL”）防止多個線程同時執(zhí)行 Python 代碼，GIL 是 Python 有效使用多核 CPU 的障礙。

向 CPython 添加一個構(gòu)建配置 （ --without-gil） ，使其可在沒有全局解釋器鎖的情況下運行 Python 代碼，并進行必要的更改，以使解釋器線程安全。

這條 PEP 提案的內(nèi)容可謂是論文級別。提案中先闡述了 GIL 對 Python 并發(fā)的性能阻礙，隨后詳細分析了抽離 GIL 需要對 Python 內(nèi)部進行哪些改動：

移除全局解釋器鎖需要對 CPython 內(nèi)部進行大量更改，但對公共 Python 和 C API 的更改相對較少。

實施的變更大約分為以下四類：

引用計數(shù)、內(nèi)存管理、容器線程安全、鎖和 atomic API

由于該提案內(nèi)容實在太多，感興趣的朋友請在 PEP 703 詳情頁（https://peps.python.org/pep-0703）和 Cpython 核心開發(fā)者對該提案的討論帖（https://discuss.python.org/t/pep-703-making-the-global-interpreter-lock-optional/22606/10）中細閱。

目前此 PEP 已經(jīng)有了參考實現(xiàn)，它的原型源于當(dāng)初為了移除 GIL 而開發(fā)的 nogil 項目，該原型對單線程代碼帶來較明顯 （~10%） 性能提升。

如果該提案通過，意味著默認情況下 CPython 不會刪除或關(guān)閉 GIL，也不會讓用戶有選擇地啟用 / 刪除 GIL。因為--without-gil是一個編譯時標志，可以在從源代碼構(gòu)建 Python 解釋器時進行設(shè)置。但如果棄用該配置，會導(dǎo)致對解釋器的構(gòu)建和運行方式的深度侵入性更改，PEP 中也對此進行了詳細介紹。

對用戶側(cè)來說，該改動意味著如果用戶使用任何帶有編譯擴展的包，將需要獲取或構(gòu)建一個專門針對 Python 解釋器的（不同的）ABI 編譯的版本，該版本在沒有 GIL 的情況下編譯。

關(guān)于 Python GIL

由于 CPython 的內(nèi)存管理非線程安全，因此設(shè)計了 CPython 的 GIL （Global Interpreter Lock - 全局解釋器鎖），以防止競爭條件并確保線程安全。GIL 是一個互斥鎖，只允許一個線程持有 Python 解釋器的控制權(quán)，從而保護對 Python 對象的訪問，防止多個線程同時執(zhí)行 Python 字節(jié)碼。

但事后看來，GIL 并不理想，因為它阻止了多線程的 CPython 程序充分利用多核處理器的性能。

審核編輯 ：李倩