При каких условиях поток отпускает GIL в Python?

Global Interpreter Lock (GIL) в Python — это механизм, который гарантирует, что только один поток Python может выполнять байт-код Python за раз. Однако GIL не удерживается постоянно одним потоком и может быть отпущен в следующих случаях:

1. При выполнении блокирующих I/O операций: Когда поток выполняет операции ввода-вывода (например, чтение/запись файлов, сетевые запросы, ожидание данных от сокета), он временно отпускает GIL. Это позволяет другим потокам Python выполнять свои задачи, пока текущий поток ожидает завершения I/O.

   import time
   import requests
   
   # GIL отпускается во время ожидания ответа от сервера
   response = requests.get("https://api.example.com")
   
   # GIL отпускается во время чтения файла
   with open('data.txt', 'r') as f:
       content = f.read()

2. При вызове C-расширений, явно отпускающих GIL: Многие низкоуровневые библиотеки, написанные на C (например, NumPy, SciPy, Pillow), могут явно отпускать GIL во время выполнения своих длительных вычислительных задач. Это позволяет другим потокам Python работать параллельно, пока C-код выполняет интенсивные вычисления.
3. При вынужденном переключении контекста (periodic check): Интерпретатор Python периодически проверяет, не удерживает ли текущий поток GIL слишком долго (например, после определенного количества выполненных байт-кодов или по истечении таймаута). Если это так, он может принудительно отпустить GIL, чтобы дать шанс другим потокам. Этот механизм предотвращает "голодание" потоков, но не обеспечивает истинного параллелизма для CPU-bound задач.
4. При вызове time.sleep(): Функция time.sleep() явно отпускает GIL, позволяя другим потокам выполняться, пока текущий поток находится в состоянии ожидания.

   import time
   time.sleep(1) # GIL отпускается на 1 секунду

Важно: GIL не отпускается при чисто вычислительных операциях (CPU-bound задачи), выполняемых на чистом Python. Для эффективного распараллеливания таких задач в Python рекомендуется использовать модуль multiprocessing, который запускает отдельные процессы, каждый со своим собственным интерпретатором Python и, соответственно, своим GIL.