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如何創(chuàng)新Python虛擬機(jī)線程

開發(fā) 后端
Python虛擬機(jī)在編程領(lǐng)域的占有率一直處于生生日上的地步,根據(jù)最新的數(shù)據(jù)表明,Python語言目前排名為全球的第六。

一些開發(fā)人員明確指示Python虛擬機(jī)創(chuàng)建新的線程,Python就能意識到用戶需要多線程的支持,如果沒有前期的這些支持,不知道Python虛擬機(jī)能不能順利的發(fā)展下去。

Python虛擬機(jī)的thread module所提供的接口中,一定不能少的肯定是創(chuàng)建線程的接口,倘若沒有這個(gè)接口,生活還有什么意義呢J?在上面的thread1.py中,我們正是通過其提供的start_new_thread創(chuàng)建了一個(gè)嶄新的線程。好,我們就進(jìn)入這個(gè)start_new_ thread,看看Python是如何進(jìn)行創(chuàng)世紀(jì)的工作的:

  1. [thread_nt.h]  
  2.  
  3. int PyThread_acquire_lock(PyThread_type_lock aLock, int waitflag)  
  4.  
  5. {  
  6.  
  7.     int success ;  
  8.  
  9.     success = aLock && EnterNonRecursiveMutex((PNRMUTEX) aLock, (waitflag 
  10.  
  11.        == 1 ? INFINITE : 0)) == WAIT_OBJECT_0 ;  
  12.  
  13.     return success;  
  14.  
  15. }  
  16.  
  17. DWORD EnterNonRecursiveMutex(PNRMUTEX mutex, BOOL wait)  
  18.  
  19. {  
  20.  
  21.     /* Assume that the thread waits successfully */  
  22.  
  23.     DWORD ret;  
  24.  
  25.     /* InterlockedIncrement(&mutex->owned) == 0 means that no thread  
  26.  
  27.         currently owns the mutex */  
  28.  
  29.     if (!wait)  
  30.  
  31.     {  
  32.  
  33.         if (InterlockedCompareExchange((PVOID *)&mutex->owned, (PVOID)0,  
  34.  
  35.               (PVOID)-1) != (PVOID)-1)  
  36.  
  37.             return WAIT_TIMEOUT ;  
  38.  
  39.         ret = WAIT_OBJECT_0 ;  
  40.  
  41.     }  
  42.  
  43.     else  
  44.  
  45.         ret = InterlockedIncrement(&mutex->owned) ?  
  46.  
  47.             /* Some thread owns the mutex, let's wait... */  
  48.  
  49.             WaitForSingleObject(mutex->hevent, INFINITE) : WAIT_OBJECT_0 ;  
  50.  
  51.     mutex->thread_id = GetCurrentThreadId() ; /* We own it */  
  52.  
  53.     return ret ;  
  54.  
  55. }  

在代碼清單中,我們注意到boot->interp中保存了Python的PyInter- preterState對象,這個(gè)對象中攜帶了Python的module pool這樣的全局信息,Python中所有的thread都會共享這些全局信息。

關(guān)于代碼清單15-1的[2]處所示的多線程環(huán)境的初始化動作,有一點(diǎn)需要特別說明,當(dāng)Python啟動時(shí),是并不支持多線程的。換句話說,Python中支持多線程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及GIL都是沒有創(chuàng)建的,Python之所以有這種行為是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的Python程序都不需要多線程的支持。

假如一個(gè)簡單地統(tǒng)計(jì)詞頻的Python腳本中居然出現(xiàn)了多線程,面對這樣的代碼,我們一定都會抓狂的J。
對多線程的支持并非是沒有代價(jià)的。最簡單的一點(diǎn),如果激活多線程機(jī)制,而執(zhí)行的Python程序中并沒有多線程,那么在100條指令之后,Python虛擬機(jī)同樣會激活線程的調(diào)度。

而如果不激活多線程,Python虛擬機(jī)則不用做這些無用功。所以Python選擇了讓用戶激活多線程機(jī)制的策略。在Python虛擬機(jī)啟動時(shí),多線程機(jī)制并沒有被激活,它只支持單線程,一旦用戶調(diào)用thread.start_new_thread。

明確指示Python虛擬機(jī)創(chuàng)建新的線程,Python就能意識到用戶需要多線程的支持,這個(gè)時(shí)候,Python虛擬機(jī)會自動建立多線程機(jī)制需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、環(huán)境以及那個(gè)至關(guān)重要的GIL。

在這里,我們終于看到了Python中多線程機(jī)制的平臺相關(guān)性,在Python25\Python目錄下,有一大批thread_***.h這樣的文件。這些文件中,包裝了不同操作系統(tǒng)的原生線程,并通過統(tǒng)一的接口暴露給Python,比如這里的PyThread_allocate_lock就是這樣一個(gè)接口。

我們這里的thread_nt.h中包裝的是Win32平臺的原生thread,在本章中后面的代碼剖析中,還會有大量與平臺相關(guān)的代碼,我們都以Win32平臺為例。在PyThread_allocate_lock中,與PyEval_InitThreads非常類似的,它會檢查一個(gè)initialized的變量,如果說GIL指示著Python的多線程環(huán)境是否已經(jīng)建立。

那么這個(gè)initialized變量就指示著為了使用底層平臺所提供的原生thread,必須的初始化動作是否完成。這些必須的初始化動作通常都是底層操作系統(tǒng)所提供的API,不同的操作系統(tǒng)可能需要不同的初始化動作。

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責(zé)任編輯:chenqingxiang 來源: CSDN
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