并行執行緒pythonGIL與Java-有解無憂

我知道 python 有一個 GIL，它使執行緒不能同時運行，因此執行緒只是背景關系切換。

為什么java不一樣？每種語言的同一 CPU 上的執行緒不能并行運行。

謝謝

uj5u.com熱心網友回復：

為什么java不一樣？

因為它能夠同時有效地使用多個內核。

在java中創建一個新執行緒是否會利用多核機器中的核心？

是的。

與 Java 相比，Python 只能在同一個 CPU 上生成執行緒？

Java 可以產生多個執行緒，這些執行緒將在不同的 CPU 上。Java 不負責實際的執行緒調度。這是由作業系統處理的。并且作業系統可能會將執行緒重新調度到與它啟動的 CPU 不同的 CPU。

我不確定 Python 的確切細節，但我認為 GIL 是一個實作細節，而不是語言本身¹所固有的東西。但無論哪種方式，在 Python 實作中，GIL 意味著您在多核上產生執行緒時幾乎不會獲得性能優勢。正如這個頁面所說：

“Python 全域解釋器鎖或 GIL，簡單來說，是一個互斥體（或鎖），它只允許一個執行緒控制 Python 解釋器。”

如果 1. 是這種情況，當使用比 CPU 更多的執行緒時，它會回到 Java 中的背景關系切換嗎？

這取決于。在屬于不同行程的執行緒之間切換 CPU 時，涉及到完整的背景關系切換。但是在同一個行程的執行緒之間切換時，只需要切換（用戶）暫存器??。（虛擬記憶體暫存器和快取不需要切換/重繪，因為執行緒共享相同的虛擬地址空間。）

如果 1. 是這種情況，那么它與多處理有何不同？因為不能保證使用多個內核？

多執行緒和多處理之間的主要區別在于行程不共享任何記憶體。相比之下，行程中的一個執行緒可以看到所有其他執行緒的記憶體......更改何時可見的模問題。

這種差異會產生多種后果。

執行緒的全部意義不在于能夠使用相同的記憶體空間嗎？

是的，這是重點......當您將多執行緒與多處理進行比較時。

如果 Java 確實在多個執行緒中運行其中一些以實作并行性......

Java 支持執行緒的原因有很多。并行性只是其中一個原因。其他包括多路復用 I/O 和簡化某些型別的編程問題。這些其他原因也與 Python 有關。

... [Java 執行緒] 如何真正共享記憶體？

硬體處理使物理記憶體對所有執行緒可見以及通過記憶體快取傳播更改的問題。這很復雜。

在 Java 中，當執行緒使用共享變數/物件時，程式員有責任“做正確的事”。您需要使用volatile變數、synchronized塊/方法或其他東西來確保在寫入和后續讀取之間存在先發生鏈。（否則，您可能會遇到更改不可見的問題。）

這種將責任轉移給程式員允許編譯器生成具有較少主存盤器操作的代碼......因此速度更快。不利的一面是，如果應用程式不遵守規則，它可能會以意想不到的方式運行。

相比之下，在 Python 中，記憶體模型是未指定的，但是（數百萬 Python 程式員）期望它會以直觀的方式運行；即一個執行緒執行的共享變數寫入將立即對其他執行緒可見。這很難有效地實作，同時還允許 Python 執行緒并行運行。

^{1 - 雖然 GIL 不是 Python 規范的正式組成部分，但 GIL 對（未指定！）Python 記憶體模型和 Python 程式員假設的影響使其不僅僅是實作細節。Python能否成功進化成多執行緒可以有效使用多核的語言還有待觀察。}

uj5u.com熱心網友回復：

這里不是一個完整的答案，只是添加了斯蒂芬 C 尚未說過的幾件事：

與 java 相比，Python 只能在同一個 CPU 上生成執行緒？

那將是一種優化，而不是一個基本事實。原則上沒有理由為什么 Python 不能簡單地允許作業系統在任何給定時間碰巧可用的任何 CPU 上調度其執行緒。

OTOH，鑒于沒有兩個 Python 執行緒可以同時完成大量作業，如果執行緒都對同一個 CPU具有親和力，它可能會提高性能。（請參閱 Stephen C 所說的“完整背景關系切換”與“僅（用戶）暫存器??”。

在某些作業系統中，讓用戶模式行程控制處理器親和性是一項相對較新的功能。我不知道是否有任何 Python 版本實際使用了該功能。

如果java確實運行......并行性的多個執行緒......？

Java 不會“運行多個執行緒以實作并行性”。無論出于何種原因，您的 Java 程式都會創建多個執行緒。大多數現代作業系統都提供執行緒。Java 只是以與語言本身緊密集成的方式使應用程式程式員可以使用該功能。您可以隨意使用（或不使用）它們，但您認為合適。

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