Какие опасности существуют при работе с потоками

Что проверяют

Понимаете ли вы, что GIL не делает код потокобезопасным, и чем потоки отличаются от процессов и asyncio. Следом обычно спрашивают, почему counter += 1 в двух потоках теряет инкременты, если GIL есть.

Как отвечать

Начните с CPython: GIL даёт выполнять байт-код одному потоку за раз, поэтому потоки ускоряют ввод-вывод, но не счётные задачи. Для CPU берут ProcessPoolExecutor. В 3.13 появилась экспериментальная сборка без GIL, в 3.14 она стала официально поддерживаемой, но по умолчанию GIL на месте. Опасности:

• гонки: counter += 1 это чтение, сложение и запись, и поток может переключиться между ними. Отдельный list.append в CPython атомарен, а составное «проверить и изменить» нет. Лечится threading.Lock в with lock:;
• взаимные блокировки: два потока берут два замка в разном порядке. Защита: единый порядок захвата, acquire(timeout=...), минимум кода под замком. Повторный захват Lock тем же потоком тоже вешает его, для этого есть RLock;
• потерянные исключения: ошибка в потоке не долетает до основного, по умолчанию threading.excepthook лишь печатает её в stderr. В ThreadPoolExecutor исключение лежит в Future до вызова result();
• поток не убить снаружи: останавливают кооперативно через threading.Event, а daemon-потоки при выходе обрываются без finally;
• смешивание с asyncio: блокирующий вызов в корутине стопорит весь цикл событий. Его выносят через asyncio.to_thread, а из потока в цикл возвращаются через loop.call_soon_threadsafe;
• fork при живых потоках: дочерний процесс наследует захваченный кем-то замок и зависает. С 3.12 os.fork() в многопоточном процессе даёт DeprecationWarning.

Для обмена данными безопаснее всего queue.Queue, синхронизация в ней уже есть.

Где спотыкаются

Говорят, что из-за GIL гонок в Python не бывает. GIL защищает внутренности интерпретатора, а не ваши инварианты.

Берут потоки для тяжёлых вычислений и удивляются, что четыре потока работают не быстрее одного.

Отправляют задачи через executor.submit, не вызывают result(), и ошибки не видны нигде.