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Python 多核并行的 subinterpreter 实践

冰川箭仙

冰川箭仙

发布时间:2026-02-14 22:41:22

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来源于php中文网

原创

不能。subinterpreter 不绕过 gil,不自动利用多核,仅隔离解释器状态;默认运行于同一 os 线程,需配合 threading 且每个线程独占一个 subinterpreter,数据须用 channel 传 bytes,不支持多数 c 扩展。

python 多核并行的 subinterpreter 实践

subinterpreter 在 Python 3.12+ 真的能开多核吗

不能。subinterpreter 不绕过 GIL,也不自动利用多核 CPU;它只是把解释器状态隔离了,线程仍被锁在单个 OS 线程里跑。你用 interpreters.create() 起十个 subinterpreter,它们默认还是挤在同一个 OS 线程上,CPU 使用率不会超过 100%(单核满载)。

想真正并行,必须配合 threadingconcurrent.futures.ThreadPoolExecutor,让每个 subinterpreter 运行在独立线程中——但注意:Python 3.12 的 subinterpreter 还不支持在线程间安全地传递对象,所以你得用字符串或字节序列手动序列化数据。

  • 常见错误现象:RuntimeError: cannot share objects between subinterpreters
  • 使用场景:适合隔离不可信代码、模块级状态污染严重的老代码、或需要快速重置全局命名空间的测试用例
  • 性能影响:创建 subinterpreter 开销比 threading.Thread 大得多,频繁创建/销毁反而更慢

怎么安全地往 subinterpreter 里传数据

别传对象,只传字符串、字节或通过 interpreters.channel_send()/channel_recv() 通信。Python 3.12 的 channel 是唯一被明确设计用于 subinterpreter 间交换数据的机制,且强制要求类型为 bytes

示例:启动 subinterpreter 并传入参数

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import interpreters
chan = interpreters.create_channel()
sub = interpreters.create()
interpreters.run_string(sub, """
import interpreters
data = interpreters.channel_recv(<code>chan_id</code>)
# data 是 bytes,需自己 decode 或 pickle.loads
""")
interpreters.channel_send(chan, b'{"task": "parse"}')
  • 参数差异:run_string() 不接受 globalslocals 参数,所有上下文必须靠 channel 或内置模块(如 sys.argv 模拟)注入
  • 容易踩的坑:直接在 run_string() 里写 print() 可能没输出——subinterpreter 默认没有绑定 sys.stdout,需显式重定向或用 channel_send 回传结果

subinterpreter + threading 组合为什么常崩

因为 subinterpreter 不是线程安全的:一个 subinterpreter 只能被一个 OS 线程调用,且一旦被某个线程“占有”,其他线程再调用它的任何方法(包括 run_string())都会触发 RuntimeError: interpreter is already running

  • 常见错误现象:RuntimeError: interpreter is already running 或静默卡死
  • 正确做法:每个线程只创建并独占一个 subinterpreter,不要复用;更不要在线程池里共享 subinterpreter 实例
  • 兼容性影响:Python 3.13 正在加 interpreters.is_running() 和更细粒度的生命周期控制,但 3.12 里只能靠外部同步(如 threading.Lock)硬保,效果有限

什么时候该放弃 subinterpreter 改用 multiprocessing

当你发现要反复做以下任一操作时,就该停了:手动序列化/反序列化、写 channel 通信胶水代码、给每个 subinterpreter 配一套 sys.path、或者为了“看起来像并行”而套三层 thread + subinterpreter + channel。

真实多核 CPU 密集型任务,multiprocessing.Process 仍是更稳的选择——它天然隔离内存、自动跨核调度、API 更直白。subinterpreter 的价值不在替代 multiprocessing,而在轻量级隔离和低开销重启,比如 Web 请求沙箱、REPL 环境重置、或嵌入式脚本引擎。

最容易被忽略的一点:subinterpreter 当前不支持 C 扩展模块(除非模块作者显式标注 PY_SSIZE_T_CLEAN 并适配新 ABI),很多常用库(numpyrequests)在 subinterpreter 中 import 就失败。别等跑起来才查这个。

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