Thread-Sicherheit von Listen in Multithread-Umgebungen
Im Kontext der Multithread-Programmierung stellt sich die Frage, ob Listen Thread-sicher sind. Die Antwort auf diese Frage ist sowohl Ja als auch Nein.
Ja, Listen selbst sind Thread-sicher. Im Fall von CPython stellt die Global Interpreter Lock (GIL) sicher, dass jeweils nur ein Thread Python-Code ausführen kann, wodurch gleichzeitiger Zugriff auf Listen und Datenbeschädigung verhindert werden. Andere Python-Implementierungen verwenden möglicherweise feinkörnige Sperren oder synchronisierte Datenstrukturen, um den gleichen Effekt zu erzielen.
Die Thread-Sicherheit von Listen ist jedoch nicht absolut. Während die Listenstruktur selbst intakt bleibt, ist ihr Inhalt möglicherweise nicht geschützt. Betrachten Sie den folgenden Vorgang:
L[0] += 1
Es ist nicht garantiert, dass dieser Vorgang L[0] in einer Multithread-Umgebung um eins erhöht. Wenn mehrere Threads versuchen, diese Operation gleichzeitig auszuführen, kann es zu Race Conditions kommen, die zu falschen Ergebnissen führen.
Der Grund dafür ist, dass = keine atomare Operation in Python ist. Atomare Operationen sind unteilbar und können nicht durch andere Threads unterbrochen werden. Die meisten Python-Operationen, einschließlich arithmetischer Zuweisungen, sind nicht atomar, da sie eine Zwischenausführung von Python-Code beinhalten können, die von einem anderen Thread verhindert werden könnte.
Um dieses Problem zu mildern, wird empfohlen, stattdessen Warteschlangen in Multithread-Umgebungen zu verwenden ungeschützte Listen. Warteschlangen stellen atomare Operationen zum Abrufen und Löschen von Elementen bereit und stellen sicher, dass das richtige Element abgerufen oder gelöscht wird, auch bei gleichzeitigem Zugriff.
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