Bloqueo del intérprete global

Un bloqueo global del intérprete ( GIL ) es un mecanismo utilizado en los intérpretes de lenguajes de programación para sincronizar la ejecución de hilos , de modo que solo un hilo nativo (por proceso) pueda ejecutar operaciones básicas (como la asignación de memoria y el conteo de referencias ) a la vez. ^{[ 1 ]} Como regla general, un intérprete que utiliza GIL verá solo un hilo para ejecutar a la vez, incluso si se ejecuta en un procesador multinúcleo , aunque algunas implementaciones prevén que el código intensivo en CPU libere el GIL, permitiendo que varios hilos utilicen varios núcleos. Algunos intérpretes populares que tienen un GIL son CPython y Ruby MRI .

Un bloqueo global del intérprete (GIL) es un bloqueo de exclusión mutua que mantiene un hilo intérprete de un lenguaje de programación para evitar compartir código que no sea seguro para hilos con otros hilos. En las implementaciones con un GIL, siempre hay un GIL para cada proceso intérprete .

Las aplicaciones que se ejecutan en implementaciones con GIL pueden diseñarse para usar procesos separados y así lograr un paralelismo completo, ya que cada proceso tiene su propio intérprete y, a su vez, su propio GIL. De lo contrario, el GIL puede representar una barrera importante para el paralelismo.

Entre las razones para emplear un bloqueo de intérprete global se incluyen:

• mayor velocidad de los programas de un solo hilo (no es necesario adquirir ni liberar bloqueos en todas las estructuras de datos por separado),
• fácil integración de bibliotecas C que normalmente no son seguras para subprocesos,
• Facilidad de implementación (tener un único GIL es mucho más sencillo de implementar que un intérprete sin bloqueos o uno que utilice bloqueos de grano fino).

Una forma de sortear el GIL es crear un intérprete separado por hilo, lo cual resulta demasiado costoso en la mayoría de los lenguajes.

El uso de un bloqueo global del intérprete en un lenguaje limita efectivamente la cantidad de paralelismo alcanzable mediante la concurrencia de un único proceso intérprete con múltiples hilos. Si el proceso está compuesto casi exclusivamente de código interpretado y no realiza llamadas fuera del intérprete que se bloqueen durante largos períodos de tiempo (lo que permite que el GIL sea liberado por ese hilo mientras procesa), es probable que haya muy poco aumento de velocidad al ejecutar el proceso en una máquina multiprocesador . Debido a la señalización con un hilo limitado por la CPU, puede causar una ralentización significativa, incluso en procesadores individuales. ^{[ 2 ]} Más grave aún, cuando el único hilo nativo llama a un proceso del sistema operativo que se bloquea (como el acceso al disco), todo el proceso se bloquea, aunque otros hilos de la aplicación puedan estar esperando.

Algunas implementaciones de lenguaje que implementan un bloqueo global del intérprete son CPython , la implementación más utilizada de Python , ^{[ 3 ] [ 4 ]} y Ruby MRI , la implementación de referencia de Ruby (donde se llama Bloqueo Global de la VM).

Los equivalentes de estos lenguajes basados ​​en JVM ( Jython y JRuby ) no utilizan bloqueos de intérprete globales. IronPython e IronRuby se implementan sobre el Dynamic Language Runtime de Microsoft y también evitan el uso de un GIL. ^{[ 5 ]}

Un ejemplo de lenguaje interpretado sin GIL es Tcl , que se utiliza en la herramienta de evaluación comparativa HammerDB . ^{[ 6 ]}

Código de ejemplo en Python . Observe cómo se adquiere y se libera un bloqueo entre cada llamada a una instrucción. Utiliza el objeto Lock del módulo threading . ^{[ 7 ]}

from threading import LockTABLA_DE_INSTRUCCIONES = { ... }def execute ( bytecode : list ) -> None : """Ejecutar bytecode.""" lock = Lock () for ( opcode , args ) in bytecode : lock . acquire () INSTRUCTION_TABLE [ opcode ]( args ) lock . release ()

Compilación multihilo (Python 3.13 y versiones posteriores)

En Python 3.13, se introdujo una versión experimental de CPython con soporte para subprocesos libres como parte de la PEP 703: Hacer opcional el bloqueo global del intérprete en CPython . Esta versión permite a los desarrolladores compilar Python sin el bloqueo global del intérprete (GIL), lo que posibilita la ejecución paralela real del código de bytes de Python en múltiples núcleos de CPU. Esta característica aún es experimental, pero representa un paso importante hacia una mejor concurrencia en futuras versiones de Python. ^{[ 8 ]}

• Hilos verdes
• Gran cerradura