Синхронизация потоков при наращивании count += 1 глобальной переменной

#python #многопоточность

Версия Python 3.5, использую модуль threading. Нужна ли синхронизация, когда потоки
изменяют общую глобальную переменную в один момент времени? В книгах пишут, что нужно
использовать Lock(), но и без него не возникает не каких проблем. Пример кода из книги: 

import threading, time


count = 0


def adder():
    global count
    count += 1
    time.sleep(0.5)
    count += 1

threads = []
for i in range(100):
    thread = threading.Thread(target=adder, args=())
    thread.start()
    threads.append(thread)


for thread in threads:
    thread.join()

print(count)


Вот здесь, судя по книге, должно каждый раз выдавать разные числа, так как одновременно
100 потоков в один момент времени меняют переменную count. Но почему-то всё нормально
срабатывает. Это в какой-то версии было исправлено или как? Объясните, кто знает.
    

Ответы

Ответ 1

Атомарные операции.

Переключение нитей происходит только между отдельными байт-код операциями. Сами же
операции неделимы. Посмотреть, как выглядит байт-код можно с помощью модуля dis

Вот некоторые потокобезопасные операции:


чтение или изменение одного атрибута объекта
чтение или изменение одной глобальной переменной
выборка элемента из списка
модификация списка "на месте" (т.е. с помощью метода append)
выборка элемента из словаря
модификация словаря "на месте" (т.е. добавление элемента, или вызов
метода clear)


Ответ 2

нужна ли синхронизация когда потоки изменяют общую глобальную переменную в один момент
времени?


Нужна. Вот ещё пример (запускаем 100 потоков, увеличиваем глобальную переменную niters
раз):

#!/usr/bin/env python3
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor as Pool

niters = 100000
count = 0


def increment():
    global count
    count += 1


with Pool(100) as pool:
    for _ in range(niters):
        pool.submit(increment)

assert count == niters, count


Этот код может приводить к AssertionError:

Traceback (most recent call last):
  File "/usr/lib/python3.5/runpy.py", line 184, in _run_module_as_main
    "__main__", mod_spec)
  File "/usr/lib/python3.5/runpy.py", line 85, in _run_code
    exec(code, run_globals)
  File "./__main__.py", line 17, in 
    assert count == niters, count
AssertionError: 99981


Код легко сделать threadsafe, добавлением lock:

#!/usr/bin/env python3
import threading
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor as Pool

niters = 100000
count = 0


def increment(lock=threading.Lock()):
    global count
    with lock:
        count += 1


with Pool(100) as pool:
    for _ in range(niters):
        pool.submit(increment)

assert count == niters, count


Только одна += операция выполняется в любое время (что делает потоки бессмысленными
в этом примере. См. видео Thinking about Concurrency, Raymond Hettinger, Python core
developer), поэтому гарантируется, что count == niters в конце.