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没有gil锁存在,多线程也无法并行,而是并发?

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[已关闭问题] 关闭于 2025-11-24 17:53

错误

可以并行

术语含义
并发(Concurrency) 多个任务交替执行,看起来像“同时进行”,但在单核 CPU 或受限制环境下(如 Python 有 GIL),实际是分时切换
并行(Parallelism) 多个任务真正同时执行,通常需要多核 CPU 和不受全局锁限制的线程模型

如果没有 GIL,并且系统有多个 CPU 核心,Python 的多线程是可以实现真正的并行的。

举个例子:

  • 在 Java、C++、Go 等语言中,没有类似 GIL 的机制
  • 它们的多线程程序在多核 CPU 上确实能并行执行 CPU 密集型任务。
  • 同样地,如果 CPython 移除了 GIL(实验性版本如 nogil-python),那么多线程就能并行。

 

 那为什么有人会说“多线程只是并发”?

这通常是在 特定上下文 下说的,比如:

  1. 在 CPython 中(有 GIL) → 多线程对 CPU 任务只是并发。
  2. 在单核 CPU 上 → 即使没有 GIL,硬件也不支持并行,只能并发。
  3. 任务本身无法并行化(比如强依赖顺序)→ 逻辑上不能并行。

 

如果你听到“多线程只是并发”,那大概率是指 在当前 CPython + GIL 的现实环境下,而不是一个普适真理

场景能否并行?
有 GIL(标准 CPython) + 多核 CPU ❌ CPU 密集型任务不能并行(GIL 限制)
无 GIL + 多核 CPU ✅ 可以并行
无 GIL + 单核 CPU ❌ 只能并发(硬件限制)
I/O 密集型任务(有 GIL) ✅ 有效并发(因 I/O 时释放 GIL)

注意是:有 GIL(标准 CPython) + 多核 CPU ❌ CPU 密集型任务不能并行(GIL 限制)这个为什么要不能

核心原因:GIL 是一个全局互斥锁(mutex),同一时刻只允许一个线程执行 Python 字节码。

即使你的机器有 8 个 CPU 核心,CPython 解释器内部的这个“锁”会强制所有线程排队执行 Python 代码,而不是同时运行

🧩 举个生活化的比喻

想象你有一个厨房(代表 Python 解释器),里面有 8 个厨师(代表 8 个 CPU 核心)。
但厨房里只有一把菜刀(GIL),而且规定:谁要用菜刀切菜(执行 Python 代码),就必须先拿到这把刀,其他人只能等着

  • 虽然有 8 个厨师(多核),但他们不能同时切菜。
  • 他们只能轮流拿刀、切一会儿、再把刀交给下一个人。
  • 结果:厨房利用率很低,总耗时和只有一个厨师差不多

这就是 GIL 的本质限制。

 

  1. 多核 CPU 无法被利用

    • 操作系统确实可以把不同 Python 线程调度到不同核心上。
    • 但由于 GIL 的存在,除了持有 GIL 的那个线程,其他线程在核心上只是“空转等待”,无法执行 Python 逻辑。
    • 最终效果 ≈ 单线程。

 

那 GIL 什么时候会释放?

GIL 并不是永远不放,它会在以下情况释放:

  • 线程执行 I/O 操作(如 file.read()socket.recv())——因为 I/O 不涉及 Python 对象操作。
  • 调用 time.sleep()
  • 执行某些用 C 编写的扩展模块(如 NumPy、regex),如果它们显式释放了 GIL。

所以:I/O 密集型任务不受 GIL 影响,多线程依然高效

*Tesla*的主页 *Tesla* | 小虾三级 | 园豆:1152
提问于:2025-11-24 17:53
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