Python变量赋值是原子操作吗？

Question

假设我在使用一个 signal 处理器来处理一个定时器。

def _aHandler(signum, _):
  global SomeGlobalVariable
  SomeGlobalVariable=True

我可以在不担心的情况下设置 SomeGlobalVariable 吗？也就是说，在一个不太可能发生的情况下，当我正在设置 SomeGlobalVariable（也就是 Python 虚拟机正在执行字节码来设置这个变量）时，信号处理器中的赋值会不会导致什么问题？（也就是 元稳定 状态）

更新：我特别关心的是在处理器外部进行“复合赋值”的情况。

（也许我想得太“底层”了，而这些在 Python 中都是自动处理的……因为我来自嵌入式系统的背景，所以我时不时会有这样的想法）

Answer 1

谷歌的风格指南不建议这样做

我并不是说谷歌的风格指南就是绝对正确的，但在“线程”部分的解释中有一些见解（我标记的部分）：

不要依赖内置类型的原子性。

虽然Python的内置数据类型，比如字典，看起来有原子操作，但在某些特殊情况下，它们并不是原子操作（例如，如果__hash__或__eq__是作为Python方法实现的），所以不应该依赖它们的原子性。你也不应该依赖原子变量赋值（因为这又依赖于字典）。

使用Queue模块的队列数据类型作为线程间传递数据的首选方式。否则，使用线程模块及其锁机制。了解条件变量的正确使用，这样你就可以使用threading.Condition，而不是使用更低级别的锁。

所以我的理解是，在Python中，所有东西都像字典一样，当你在后台执行a = b时，实际上是在做globals['a'] = b，这很糟糕，因为字典不一定是线程安全的。

对于单个变量来说，Queue并不是理想的选择，因为我们只想让它保存一个元素，而我在标准库中找不到一个完美的现成容器，能够自动同步.set()方法。所以目前我只是这样做：

import threading

myvar = 0
myvar_lock = threading.Lock()
with myvar_lock:
    myvar = 1
with myvar_lock:
    myvar = 2

有趣的是，Martelli似乎并不在意谷歌风格指南的建议 :-)（他在谷歌工作）

我想知道CPython的全局解释器锁（GIL）是否对这个问题有影响：CPython中的全局解释器锁（GIL）是什么？

这个讨论也提到CPython的字典是线程安全的，包括以下的术语引用，明确提到这一点：https://docs.python.org/3/glossary.html#term-global-interpreter-lock

这简化了CPython的实现，使得对象模型（包括关键的内置类型如字典）在并发访问时隐式安全。

Answer 2

你可以试试 dis 来查看底层的字节码。

import dis

def foo():
    a = 1


dis.dis(foo)

这会生成以下字节码：

# a = 1
5             0 LOAD_CONST               1 (1)
              2 STORE_FAST               0 (a)

所以，赋值操作只生成一条 Python 字节码（指令 2），在 CPython 中是原子的，因为它一次只执行一条字节码。

而对于加一操作 a += 1：

def foo():
    a = 1
    a += 1

这会生成以下字节码：

# a+=1
6             4 LOAD_FAST                0 (a)
              6 LOAD_CONST               1 (1)
              8 INPLACE_ADD
             10 STORE_FAST               0 (a)

+= 对应于四条指令，这就不是原子的了。

Answer 3

给简单变量赋值是“原子的”，也就是说它是线程安全的（像+=这样的复合赋值，或者给对象的属性或元素赋值就不一定安全了，但你提到的例子是给一个简单的、虽然是全局的变量赋值，所以是安全的）。