MEASUREMENT
bench/free-threading-races/context_flags.py
The script that produced the numbers in the article, and the record of the run. The file is read from the repository at build time — this is the code that was run, not a copy of it.
The run below is recorded in Russian. It is a lab record, kept in the language it was written in; the numbers, the tables and the code read the same either way.
Record of the run
Гонки без GIL: замеры для статьи
Проверяется утверждение: код, который в сборке с GIL годами работал правильно, в свободной сборке ломается — хотя гонка в нём была всегда. GIL не делал операции атомарными; он лишь не давал потоку уступить управление в середине короткой последовательности инструкций.
Один и тот же код запускается на трёх интерпретаторах:
| сборка | что это |
|---|---|
3.14.10 |
обычная сборка, GIL включён |
3.14.10t |
свободная сборка той же версии, GIL выключен |
3.15.2t |
свободная сборка следующей версии: в ней исправлена гонка итератора range (cpython#129068) |
Как запустить
uv python install 3.14.10 3.14.10t 3.15.2t
./run.sh # записывает runs/<сборка>.txt
Нужен компилятор C (cc): gil_reenable.py собирает два крошечных
расширения из ext/ под тот интерпретатор, которым запущен.
| Скрипт | Что меряет |
|---|---|
bytecode.py |
инструкции между чтением и записью в двух формах приращения и есть ли среди них точка, где поток может уступить GIL |
lost_update.py |
сколько приращений из 4 000 000 теряется: c.n += 1, d["n"] += 1, c.n = c.n + one(); два исправления и их цена |
check_then_act.py |
ленивый кеш «проверил — записал»: два отдельных показателя — лишние вызовы make() (extra make() calls) и ключи, для которых потоки получили разные объекты (keys split); setdefault и блокировка. Раскол считается по самим объектам: каждый полученный объект удерживается до конца опыта, id сравниваются после join всех потоков |
shared_iterator.py |
один итератор range или списка на четыре потока: повторы, пропуски, значения вне источника; очередь как исправление |
gil_reenable.py |
импорт расширения многофазной инициализации без слота Py_mod_gil включает GIL для всего процесса: предупреждение и ускорение до и после (однофазный модуль заявляет поддержку вызовом PyUnstable_Module_SetGIL; здесь не меряется) |
context_flags.py |
thread_inherit_context и context_aware_warnings: тот же код даёт другой результат |
runs/3.14.10t-old-flags.txt — context_flags.py в свободной сборке с
ключами -X thread_inherit_context=0 -X context_aware_warnings=0: так
возвращается поведение сборки с GIL.
Машина замеров
2 vCPU (Intel Xeon; модель и частота — во второй строке каждой записи, текущие
записи сняты на 2.10GHz), Linux, интерпретаторы из python-build-standalone
(uv python install). Числа потерь от прогона к прогону разные — это и есть
содержание замера, поэтому печатаются все пять прогонов, а не среднее.
Времена — лучшее из пяти.
Script
87 lines"""Два флага, у которых в свободной сборке другое значение по умолчанию.
What's New in Python 3.14 (раздел Free-threaded mode improvements):
- sys.flags.thread_inherit_context — поток, созданный threading.Thread,
стартует с копией контекста (contextvars) того, кто вызвал start();
- sys.flags.context_aware_warnings — warnings.catch_warnings хранит фильтры
в переменной контекста, а не меняет общий для процесса список.
Оба флага по умолчанию включены в свободной сборке и выключены в сборке с GIL.
Код ниже — один и тот же; меняется только интерпретатор.
1. значения флагов;
2. рабочий поток читает ContextVar и считает Decimal(1) / Decimal(3), а
запускается внутри decimal.localcontext(prec=6) при request_id = "req-42";
3. главный поток включает warnings.simplefilter("error") внутри
catch_warnings, а другой поток в это время вызывает warnings.warn.
"""
import contextvars
import decimal
import sys
import threading
import warnings
from common import env_line, header
request_id = contextvars.ContextVar("request_id", default="(unset)")
def inherited_context():
out = {}
def worker():
out["request_id"] = request_id.get()
out["third"] = str(decimal.Decimal(1) / decimal.Decimal(3))
request_id.set("req-42")
with decimal.localcontext(prec=6):
t = threading.Thread(target=worker)
t.start()
t.join()
return out
def warnings_across_threads():
go, done, out = threading.Event(), threading.Event(), {}
def worker():
go.wait()
try:
warnings.warn("deprecated call", DeprecationWarning)
out["worker"] = "the warning stayed a warning"
except DeprecationWarning:
out["worker"] = "the warning was raised as an exception"
done.set()
t = threading.Thread(target=worker) # создан ДО блока catch_warnings
t.start()
with warnings.catch_warnings():
warnings.simplefilter("error")
go.set()
done.wait()
t.join()
return out["worker"]
def main():
print(env_line())
header(1, "FLAG VALUES")
print(f"thread_inherit_context = {sys.flags.thread_inherit_context}")
print(f"context_aware_warnings = {sys.flags.context_aware_warnings}")
header(2, "CONTEXT IN A NEW THREAD")
out = inherited_context()
print(f"request_id in the thread: {out['request_id']}")
print(f"Decimal(1) / Decimal(3): {out['third']}")
header(3, "WARNING FILTER SET IN ANOTHER THREAD")
# Сам вывод предупреждения в stderr заглушён ключом -W при запуске
# (run.sh): здесь важно не сообщение, а стало ли оно исключением.
print(f"in the other thread: {warnings_across_threads()}")
if __name__ == "__main__":
main()