PythonGIL究竟限制了什么？

亲爱的编程学习爱好者，如果你点开了这篇文章，说明你对《Python GIL 究竟限制了什么？》很感兴趣。本篇文章就来给大家详细解析一下，主要介绍一下，希望所有认真读完的童鞋们，都有实质性的提高。

GIL是CPython为保护内部数据结构而设的线程锁，仅限制CPU密集型多线程并行；I/O密集型任务、多进程、C扩展（如NumPy）及异步编程可绕过其限制。

Python 的 GIL（Global Interpreter Lock，全局解释器锁）并不限制所有类型的并发，它只限制同一进程内多个 CPython 线程对 Python 对象的并发访问。换句话说，GIL 的核心作用是保护 CPython 解释器内部的数据结构（比如引用计数、字典哈希表等），而不是为了“防止并行”而存在。

它限制的是多线程 CPU 密集型任务的真正并行

当多个线程都在执行纯 Python 计算（如循环、数值运算、字符串处理）时，GIL 会强制它们轮流执行——任意时刻只有一个线程能执行 Python 字节码。即使你有 8 个 CPU 核心，10 个线程的 CPU 密集型程序也几乎不会比单线程快。

• 每个线程执行一段时间（默认约 5ms 或 100 条字节码指令）后，会主动释放 GIL，让其他线程竞争获取
• 线程在等待 I/O（如文件读写、网络请求、sleep）时会自动释放 GIL，此时其他线程可以运行
• 调用某些 C 扩展（如 NumPy 的底层计算、正则匹配、zlib 压缩）也可能释放 GIL，实现真正的并行

它不限制 I/O 密集型任务的并发效率

对于大量等待网络响应、磁盘读写或用户输入的任务，GIL 影响很小。因为线程大部分时间不在执行 Python 代码，而是在操作系统内核中阻塞；一旦阻塞，GIL 就被释放，其他线程立刻可以上 CPU。

• 用 threading 启动 100 个线程去发 HTTP 请求，整体耗时通常远低于串行执行
• asyncio 虽然不依赖线程，但原理类似：单线程内通过事件循环调度 I/O，避免了 GIL 争抢

它不阻碍多进程并行，也不影响 C 扩展的内部并行

GIL 是线程级的，每个进程有独立的解释器状态和独立的 GIL。multiprocessing 模块通过 fork 或 spawn 新进程，天然绕过 GIL 限制。

• NumPy 的矩阵乘法、Pandas 的 groupby、OpenCV 的图像处理等，底层用 C/C++/Fortran 实现，并在计算前释放 GIL，结束后再加回
• 你自己写的 C 扩展，只要显式调用 Py_BEGIN_ALLOW_THREADS / Py_END_ALLOW_THREADS，也能安全地释放 GIL

它不是 Python 语言规范，而是 CPython 的实现细节

PyPy、Jython、IronPython 等其他 Python 实现没有 GIL（或机制不同）。CPython 加 GIL 主要是为了简化内存管理（尤其是引用计数）和保证 C 扩展兼容性，不是语言设计的必然要求。

• 去掉 GIL 在技术上可行（如 PyPy 的 STM 尝试），但会显著增加解释器复杂度和单线程性能开销
• 官方明确表示：不会在短期内移除 GIL；替代方案（如子解释器 + 更细粒度锁）正在稳步推进中（PEP 684、PEP 554）

本篇关于《PythonGIL究竟限制了什么？》的介绍就到此结束啦，但是学无止境，想要了解学习更多关于文章的相关知识，请关注golang学习网公众号！