Python主線程問(wèn)題進(jìn)行研究討論
Python主線程的問(wèn)題這里我想在重申一下，對(duì)于那些從來(lái)沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)編程或者并非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的編程學(xué)習(xí)者而言，Python是***的選擇之一，下面文章進(jìn)行學(xué)習(xí)介紹。
PyThread_acquire_lock有兩種工作方式，通過(guò)函數(shù)參數(shù)waitflag來(lái)區(qū)分。這個(gè)waitflag指示當(dāng)GIL當(dāng)前不可獲得時(shí)。是否進(jìn)行等待，更直接地說(shuō)，就是當(dāng)前線程是否通過(guò)WaitForSingleObject將自身掛起，直到別的線程釋放GIL，然后由操作系統(tǒng)將自己?jiǎn)拘选?/P>
如果waitflag為0，Python會(huì)檢查當(dāng)前GIL是否可用，GIL中的owned是指示GIL是否可用的變量，在前面的InitializeNonRecursiveMutex中我們看到這個(gè)值被初始化為-1。Python會(huì)檢查這個(gè)值是否為-1，如果是，則意味著GIL可用，必須將其置為0，當(dāng)owned為0后，表示該GIL已經(jīng)被一個(gè)線程占用，不再可用。
對(duì)于我們這里分析的調(diào)用PyEval_InitThread的主線程而言，由于在初始化GIL之后就調(diào)用PyThread_ acquire_lock申請(qǐng)GIL，到這時(shí)，并沒(méi)有第二個(gè)線程被創(chuàng)建，所以主線程會(huì)輕而易舉地獲得GIL的使用權(quán)。
注意這里的檢查和更新owned的操作是通過(guò)一個(gè)Win32的系統(tǒng)API——Interlocked- CompareExchange——來(lái)完成的。這個(gè)API是一個(gè)原子操作，其函數(shù)原形和功能如下。原形：InterlockedCompareExchange(PLONG dest, long exchange, long compared) 功能：如果*dest == compared,那么*dest = exchange
與InterlockedCompareExchange相同的，InterlockedIncrement也是一個(gè)原子操作，其功能是將mutex->owned的值增加1。從這里可以看到，當(dāng)一個(gè)線程開(kāi)始等待GIL時(shí)，其owned就會(huì)被增加1。顯然我們可以猜測(cè)，當(dāng)一個(gè)線程最終釋放GIL時(shí)。
一定會(huì)將GIL的owned減1，這樣當(dāng)所有需要GIL的線程都最終釋放了GIL之后，owned會(huì)再次變?yōu)?1，意味著GIL再次變?yōu)榭捎?。為了清晰地展示這一點(diǎn)，我們現(xiàn)在就來(lái)看看PyThread_aquire_lock的逆運(yùn)算，PyThread_release_lock每一個(gè)將從運(yùn)行轉(zhuǎn)態(tài)轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)的線程都會(huì)在被掛起之前調(diào)用它以釋放對(duì)GIL的占有。
最終，一個(gè)線程在釋放GIL時(shí)，會(huì)通過(guò)SetEvent通知所有在等待GIL的hevent這個(gè)Event內(nèi)核對(duì)象的線程，結(jié)合前面的分析。如果這時(shí)候有線程在等待GIL的hevent，那么將被操作系統(tǒng)喚醒。這就是我們?cè)谇懊娼榻B的Python將線程調(diào)度的第二個(gè)難題委托給操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的機(jī)制。
到了這時(shí)，調(diào)用PyEval_InitThread的線程（也就是Python主線程）已經(jīng)成功獲得了GIL，***會(huì)調(diào)用PyThread_get_thread_ident()。通過(guò)Win32的API：GetCurrent- ThreadId，獲得當(dāng)前Python主線程的id，并將其賦給main_thread，main_thread是一個(gè)靜態(tài)全局變量，專(zhuān)職存儲(chǔ)Python主線程的線程id，用以判斷一個(gè)線程是否是Python主線程。
值得注意的是，obj.done是一個(gè)Win32下的Semaphore內(nèi)核對(duì)象，這個(gè)特殊的內(nèi)核對(duì)象的用途我們馬上就會(huì)看到。我們創(chuàng)建線程的工作需要func和arg，但是Win32下創(chuàng)建線程的API只允許用戶指定一個(gè)自定義的參數(shù)，這就是需要用obj來(lái)打包的原因。
完成打包之后，調(diào)用Win32下創(chuàng)建thread的API：_beginthread來(lái)完成線程的創(chuàng)建。奇怪的是，我們期望的線程過(guò)程應(yīng)該是thread1.py中定義的那個(gè)threadPoc呀，而這里指定的線程過(guò)程卻是一個(gè)相當(dāng)面生的bootstrap。實(shí)際上，在bootstrap中，會(huì)最終調(diào)用thread1.py中定義的threadProc。
現(xiàn)在我們來(lái)理清一下Python當(dāng)前的狀態(tài)。Python主線程當(dāng)前實(shí)際上由兩個(gè)Win32下的原生thread構(gòu)成，一個(gè)是執(zhí)行python程序（python.exe）時(shí)操作系統(tǒng)創(chuàng)建的主線程，另一個(gè)是我們通過(guò)thread1.py創(chuàng)建的子線程。
主線程在執(zhí)行PyEval_InitThread的過(guò)程中，獲得了GIL，但是目前已經(jīng)被掛起，這是為了等待子線程中控制著的obj.done。子線程的線程過(guò)程是bootstrap，不過(guò)我們剛才已經(jīng)猜測(cè)了。
從bootstrap出發(fā)，最終將在Python解釋器中執(zhí)行python1.py中定義的theadProc。但是，我們知道，子線程為了訪問(wèn)Python解釋器，必須首先獲得GIL，這是Python世界的游戲規(guī)則，誰(shuí)也不能例外。所以，為了避免死鎖，子線程一定會(huì)在申請(qǐng)GIL之前通知obj.done。
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