Python新提案：使全局解释器锁成为可选项

去年的 2022 Python 语言峰会上，开发者 Sam Gross 带来了新提案：删除全局解释器锁 GIL，解放多线程性能。但由于 GIL 历史悠久，许多官方 / 非官方的 Python 包和模块都深度融合了 GIL 模块，彻底移除 GIL 功能可能会对生态造成影响。在 2023 年 1 月 9 日， Sam Gross 又创建了另一个 Python 提案 PEP 703：使全局解释器锁成为构建 Python 的可选项。

CPython 的全局解释器锁（“GIL”）防止多个线程同时执行 Python 代码，GIL 是 Python 有效使用多核 CPU 的障碍。

向 CPython 添加一个构建配置 （ --without-gil） ，使其可在没有全局解释器锁的情况下运行 Python 代码，并进行必要的更改，以使解释器线程安全。

这条 PEP 提案的内容可谓是论文级别。提案中先阐述了 GIL 对 Python 并发的性能阻碍，随后详细分析了抽离 GIL 需要对 Python 内部进行哪些改动：

移除全局解释器锁需要对 CPython 内部进行大量更改，但对公共 Python 和 C API 的更改相对较少。

实施的变更大约分为以下四类：

引用计数、内存管理、容器线程安全、锁和 atomic API

由于该提案内容实在太多，感兴趣的朋友请在 PEP 703 详情页（https://peps.python.org/pep-0703）和 Cpython 核心开发者对该提案的讨论帖（https://discuss.python.org/t/pep-703-making-the-global-interpreter-lock-optional/22606/10）中细阅。

目前此 PEP 已经有了参考实现，它的原型源于当初为了移除 GIL 而开发的 nogil 项目，该原型对单线程代码带来较明显 （~10%） 性能提升。

如果该提案通过，意味着默认情况下 CPython 不会删除或关闭 GIL，也不会让用户有选择地启用 / 删除 GIL。因为--without-gil是一个编译时标志，可以在从源代码构建 Python 解释器时进行设置。但如果弃用该配置，会导致对解释器的构建和运行方式的深度侵入性更改，PEP 中也对此进行了详细介绍。

对用户侧来说，该改动意味着如果用户使用任何带有编译扩展的包，将需要获取或构建一个专门针对 Python 解释器的（不同的）ABI 编译的版本，该版本在没有 GIL 的情况下编译。

关于 Python GIL

由于 CPython 的内存管理非线程安全，因此设计了 CPython 的 GIL （Global Interpreter Lock - 全局解释器锁），以防止竞争条件并确保线程安全。GIL 是一个互斥锁，只允许一个线程持有 Python 解释器的控制权，从而保护对 Python 对象的访问，防止多个线程同时执行 Python 字节码。

但事后看来，GIL 并不理想，因为它阻止了多线程的 CPython 程序充分利用多核处理器的性能。

审核编辑 ：李倩