访问 cython 扩展类型成员时 nogil 是安全的答案

【问题标题】：is nogil safe when accessing cython extension type members访问 cython 扩展类型成员时 nogil 是安全的
【发布时间】：2021-07-07 00:27:03
【问题描述】：

来自a similar question's answer：

您应该能够访问 [一个扩展类型的] cdef 成员 [在一个 nogil 块内]...并调用他们标记为 nogil 的 cdef 函数。

但是，cython documentation 不同意：

GIL释放后，任何涉及python对象的操作都必须先重新获取GIL。

我假设“python 对象”包括 cython 扩展类型。这让我认为下面的伪代码是不安全的，因为它包含了在没有 GIL 的情况下修改 python 对象引起的竞争条件：

def function(ExtensionType arg):
    with nogil:
        # long running task
        # modify arg's member

arg = ExtensionType()
function(arg)
# access arg's member

# (alternatively, accessing and modifying the member could be swapped, with the same issue)

我已将其扩展为实际代码以说明我的困惑：

cimport cytime

cdef class Tester:
    cdef int val

    def get_val(self):
        return self.val

    def set_val(self):
        print("1: GIL acquired by set_val")
        with nogil:
            cytime.sleep(0.1) # give me the GIL later, I'm not ready for it yet
            self.val = 1
        print("3: GIL reacquired by set_val")

t = Tester()
t.set_val()
print("2: val should be 0, but actually is: " + str(t.get_val()))

我预计程序的执行如下：1、2、3。但是，这是输出：

1: GIL acquired by set_val
3: GIL reacquired by set_val
2: val should be 0, but actually is: 1

谁能解释一下？谢谢。

【问题讨论】：

val 应该是 1 吧？因为那是你设置的。它是安全的（......我会给出一个答案，希望稍后能说明为什么......）。但我认为您真的对 GIL 的作用感到困惑

标签： cython

【解决方案1】：

在没有 GIL 的情况下访问/写入 self.val 很好。您不需要对 self 进行任何引用计数（因为您已经有了对它的引用，并且不需要另一个引用）并且您不需要对 val 进行任何引用计数，因为这是一个 C int。实际上，您可以在没有 GIL 的情况下对 cdef class 实例执行合理的操作（例如，访问 nogil cdef 方法）。

Cython 通常会阻止您在 nogil 块中执行需要 GIL 的操作（它并不完美，但通常相当彻底）。

请注意，如果您选择从多个线程访问.val，那么您很可能会遇到竞争情况，这完全是您自己的错。我所说的“安全”是指 Python 引用计数状态不会被破坏。

您似乎对 nogil 块的作用有很大的误解，并将其视为类似于协程的东西！？

当你发布 GIL 时发生的一切就是它允许 other 你已经运行的 Python 线程。正在处理set_val 的线程按逻辑顺序继续：它停止并等待一点，它设置值，它等待重新获取 GIL，它打印语句 3，它返回到全局范围，它打印声明-2。

【讨论】：

【解决方案2】：

作为猜测，cdef class 实例被引用，因此需要受 GIL 保护。

【讨论】：