哪种方法最适合python（CPython）中多线程环境的线程安全全局存储？

Question

我有如下要求：

global_storage = "some_global_storage_system"

def call_me():
    global_storage += 1
    if global_storage > 1000:
        with threading.Lock():
            global_storage = 0 # reset global storage
            # performing some action
    

以上代码可以同时被5个线程访问

我找到了很多这样做的方法，但没有将它们收集在一个地方，并且没有提到以下哪一种是在上述程序中实现 global_storage 之类的最佳和最安全的方法：

1. 使用 python queues 库（因为它是线程安全的，但可能是内存问题）：每次将一个项目放入队列中，并检查队列长度何时变为 1000，然后再次将队列长度设为 0。
2. 在全局级别使用dictionary（Cpython 中的线程安全）：制作字典global_dict["count"]=0，每次更新global_dict["count"]++，然后读取global_dict["count"]>1000。
3. 使用global 变量，使用global 关键字（社区似乎最不推荐的关键字）
4. 使用redis（避免，因为它是网络调用的额外负担）：redis.set() 开始，redis.get() 获取值
5. 使用threading.local 对象（感觉是最安全的对象），但我可能需要将检查计数减少到200 以达到相同的结果。

Answer 1

您需要意识到操作global_storage += 1 可能不是在您想到的任何“some_global_storage_system”的几乎任何实现中都是原子操作。如果global_storage 是int，它肯定不是原子的，而且你不能得到比这更基本的东西。这意味着这个操作也需要在锁下进行序列化。

在下面的代码中，我在全局范围内创建了一个名为 global_storage_lock 的 threading.Lock 实例，所有线程都可以访问并使用它来序列化对 global_storage 的访问。我对您的唯一（修辞）问题涉及您标记为#performing some action 的评论，您当前在获得锁定时拥有该评论。通常，您希望在尽可能短的时间内保持锁定。如果您不需要在此操作期间更新global_storage，则在此锁定将被释放的块之外执行该操作。

import threading

global_storage_lock = threading.Lock()
global_storage = "some_global_storage_system"

def call_me():
    with global_storage_lock:
        global_storage += 1
        if global_storage > 1000:
            global_storage = 0 # reset global storage
            # performing some action

下面是一个示例，说明在将 global_storage 重置为 0 后需要执行操作时，如何处理不需要保持获取锁的情况：

import threading

global_storage_lock = threading.Lock()
global_storage = "some_global_storage_system"

def call_me():
    action_needed = False
    with global_storage_lock:
        global_storage += 1
        if global_storage > 1000:
            global_storage = 0 # reset global storage
            action_needed = True
    if action_needed:
        #performing some action
        ...