Python 原子访问（与线程相关）

Question

当你开始使用线程时，你必须非常了解一些东西，主要是关于共享数据的同步。你必须使用锁、rlocks、信号量等等。即使是非常简单的共享数据也能写吗？

例如，我有两个线程共享一个全局资源，一个简单的布尔变量。

import threading
import random
import time

active = True

class T1(threading.Thread):
    def run(self):
        while active:
            print("Hello")      # do some work
            time.sleep(0.1)

class T2(threading.Thread):
    def run(self):
        global active
        while random.random() > 0.05:
            time.sleep(1)
        active = False

t1, t2 = T1(), T2()
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()

它似乎有效，但 python 能保证它有效吗？如果是，那么它的工作原理是什么？

我有三个答案。

1. 之所以有效，是因为布尔变量的访问始终是原子的（它不能被另一个线程中断）。在这种情况下，Python 保证什么是原子操作？整数、列表、字典的访问是原子的吗？
2. Python 不保证此代码每次都能正常工作。解决方案是使用锁来访问两个线程中的活动变量。
3. 之所以有效，是因为只有一个线程写入变量。另一个线程只读取它。

这是另一个代码：

import threading
import random
import time

numbers = [3]

class T1(threading.Thread):
    def run(self):
        while sum(numbers) % 3 == 0:
            print("Hello")      # do some work
            time.sleep(0.1)

class T2(threading.Thread):
    def run(self):
        global active
        while random.random() > 0.2:
            numbers.extend([1, 2])
            time.sleep(1)
        numbers.append(4)

t1, t2 = T1(), T2()
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()

现在单一和“复杂”指令numbers.extend([1, 2])可以被T1线程中断吗？如果是这种情况，在添加 1 之后，添加 2 之前，T1 可能会在 T2 之前意外停止。

Answer 1

简短回答：它总是有效（至少在 CPython 中）

它的工作原理是 GIL（全局解释器锁）。 https://wiki.python.org/moin/GlobalInterpreterLock

这保证没有两个线程同时执行 Python 代码，因此永远不会同时进行读取/写入。

如果您对特定的非 CPython 实现有疑问，那可能值得自己提出问题。

我认为其他 Python 实现（除了 CPython）确实试图保留使用 CPython 的程序员已经开始依赖的某些行为，但我不确定每个项目如何/在多大程度上这样做。