为什么 time.sleep(...) 不受 GIL 影响？答案

【问题标题】：Why does time.sleep(...) not get affected by the GIL?为什么 time.sleep(...) 不受 GIL 影响？
【发布时间】：2020-05-15 00:54:25
【问题描述】：

根据我在研究 Python GIL 时的理解，一次只能执行一个线程（谁持有锁）。但是，如果这是真的，那为什么这段代码只需要 3 秒而不是 15 秒来执行呢？

import threading
import time

def worker():
    """thread worker function"""
    time.sleep(3)
    print 'Worker'

for i in range(5):
    t = threading.Thread(target=worker)
    t.start()

根据对线程的直觉，我原以为这需要 3 秒，但确实如此。但是在了解了 GIL 并且可以一次执行一个线程之后，现在我看这段代码并想，为什么不需要 15 秒？

【问题讨论】：

我认为sleep() 确实发布了 GIL。此外，Python 会强制每 N 毫秒或在执行 M 字节码指令后（取决于使用的 Python 版本）进行一次线程切换。
@martineau 如果这是真的，“等待”发生在哪里？
我认为线程最终会并行等待。
休眠线程没有执行。 5 个线程同时休眠不是同时执行。

标签： python gil

【解决方案1】：

马里奥的答案是一个很好的高级答案。如果您对如何实现的一些细节感兴趣：在 CPython 中，time.sleep 的实现将其select 系统调用与Py_BEGIN_ALLOW_THREADS / Py_END_ALLOW_THREADS 包装起来：

https://github.com/python/cpython/blob/7ba1f75f3f02b4b50ac6d7e17d15e467afa36aac/Modules/timemodule.c#L1880-L1882

这些是在释放/获取 GIL 时保存和恢复线程状态的宏：

https://github.com/python/cpython/blob/7c59d7c9860cdbaf4a9c26c9142aebd3259d046e/Include/ceval.h#L86-L94 https://github.com/python/cpython/blob/4c9ea093cd752a6687864674d34250653653f743/Python/ceval.c#L498

【讨论】：

在这里包含 CPython 源代码非常有趣，会给它一个很好的阅读欢呼。

【解决方案2】：

time.sleep(3) 不等于循环运行 3 秒，在持有 GIL 锁的同时消耗 CPU 周期。线程被切换 3 秒，允许其他线程运行。

请参阅 this stackoverflow question 了解为什么 time.sleep 不是 CPU 密集型操作。总而言之，线程被挂起，直到超时结束。

因为所有线程都处于休眠状态，所以 CPU 上没有真正的工作正在完成，而且 GIL 锁不会禁止这些线程同时工作，因为一开始就没有持有持久锁。

当您有多个线程执行 CPU 密集型工作时，会考虑 GIL 锁。在这种情况下，您会看到预期的放缓。 GIL 不会导致纯粹受 IO 限制的工作出现任何减速。

【讨论】：