Что такое python lock и как он защищает общие данные?

В мире многопоточных приложений, часто бывает такое веселье, называемое «состояние гонки» (race condition). Представьте себе: два потока одновременно хотят обновить один и тот же счетчик. Оба читают значение 5, оба добавляют 1 и пишут 6, хотя правильный ответ должен быть 7. Ой! Вот так данные и портятся.

Чтобы не превратить все в хаос, придумали синхронизационные примитивы. Самый простой из них — lock. Это как ключ от туалета на вечеринке: только один может войти за раз, а остальные ждут своей очереди. В Python его еще называют мьютексом, и у него всего два состояния: занят (locked) и свободен (unlocked).

import threading

balance = 100
balance_lock = threading.Lock()

def deposit(amount):
    global balance
    with balance_lock: # Поток захватывает семафор
        current_balance = balance
        current_balance += amount
        balance = current_balance
    # Семафор автоматически освобождается при выходе из блока 'with'

Когда нужен semaphore python: управление пулом ресурсов

Если lock — это ключ для уединения, то семафор — это билет в зал ожидания с ограниченным числом стульев. Он подсчитывает, сколько людей внутри, и закрывает доступ, когда мест нет. Как только кто-то выходит, другой может зайти.

Семафоры спасают в ситуациях вроде ограничения одновременных подключений к базе данных или API, дабы не превысить лимиты доброты сервера. На самом деле мьютекс — это просто семафор с одним единственным билетом.

Характеристика	Lock (Mutex)	Semaphore
Принцип работы	Бинарный флажок (занято/свободно)	Подсчет доступа
Кол-во потоков	Только один	N-ное
Основной сценарий	Единоличный доступ	Ограниченный доступ к ресурсам

Как избежать взаимных блокировок (deadlocks)

Если неправильно обращаться с синхронизацией, можно наткнуться на deadlock — когда потоки смотрят друг на друга в надежде получить ресурсы и никто не движется дальше. Это как танец двух партнеров без лидера; все стоят на месте.

В компании Surf мы стараемся избегать такого застопора:

• Порядок: Засовывайте все замки в строгом порядке.
• RLock: Используйте threading.RLock, если поток может забрать ресурс снова; иначе он сам себя загонит в угол.
• Контекстные менеджеры: Всегда пользуйтесь with, чтобы избежать забывчивости даже при ошибках.

Выбор инструмента и надежный партнер

Выбор правильного инструмента синхронизации определяет производительность ваших систем.

• Применяйте обычный python lock, если нужна монополия над одним ресурсом.
• Возьмите семафор для контроля над толпой желающих к вашим ресурсам.

На открытых просторах финтеха и ритейла мелочей не бывает. Глубокие знания параллелизма позволяют нам строить системы выдерживающие пиковые нагрузки с гарантированной целостностью данных.

Ищете партнера для создания сложного IT-шедевра? Мы здесь! Давайте работать вместе!