如何编写信号安全的Python代码？

问题描述

我将从一个示例代码开始，该代码“绝不应该失败”：

counter1 = 0
counter2 = 0


def increment():
    global counter1,counter2
    counter1 += 1
    counter2 += 1


while True:
    try:
        increment()
    except:
        pass
    assert counter1 == counter2

计数器代表一个内部结构，无论如何都应保持其完整性。快速浏览，断言将永远不会为False，并且结构将是完整的。

但是，在函数中间出现一个小信号（例如python中的SIGINT或KeyboardInterrupt）会导致内部结构中断。在现实世界中，它可能会导致内存损坏，死锁和所有其他类型的混乱。

是否有任何方法可以使此功能信号安全？如果任何任意代码都可以在任何地方运行并导致故障，我们该如何编程安全的库代码？

即使我们尝试使用try...finally...保护它，我们也可能会在finally收到信号并阻止其运行。

尽管示例是在Python中进行的，但我认为这个问题总体上适用于所有编程语言。

编辑：

请记住，计数器只是一个示例。在我的实际用例中，它是不同的Lock和threading.Event。 （我知道）没有真正的方法可以使操作原子化。

解决方法

您的示例的一种解决方案是，如果可能的话，更新数据atomically：

counters = [0,0]

def increment():
    global counters

    # "complex" preparation. not atomic at all
    next0 = counters[0] + 1
    next1 = counters[1] + 1
    temp = [next0,next1]

    # actual atomic update
    counters = temp

try:
    while True:
        increment()
finally:
    assert counters[0] == counters[1]

无论代码在哪里停止执行，counters始终处于一致状态，即使没有进行任何清理。

当然，这是一个特例，不能总是应用。更一般的概念是transactions，其中捆绑了多个操作，但所有操作都没有执行或没有执行。 但是，在回滚/中止事务期间的错误仍然可能是有问题的。

有一个transaction package，但我没有调查。

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最好的方法是在这里使用这些技术。 https://julien.danjou.info/atomic-lock-free-counters-in-python/ 不幸的是，其他答案存在一些复杂的并发问题。