Avoid stop-the-world when `__abstractmethods__` does not change the abstract flag

オープン
  • 何か問題がありますか？
#161,744 コメント 0 件 リアクション 0 件 担当者 0 名 GitHub で見る

メンテナーはふだん 1 日以内に返信

まだ誰も着手していません。

評価

難易度
4/5
見積もり時間
3〜5日
初心者へのやさしさ
48/100
issue の種類
バグ
明瞭さ
明確に書かれている
活発さ
活発
技術スタック
c, python
領域
backend, performance

調査の方向性

Start by locating type_set_abstractmethods() in CPython’s C implementation and inspect how it reads and changes Py_TPFLAGS_IS_ABSTRACT around the stop-the-world section. The issue provides the proposed condition and a benchmark covering concrete, protocol, abstract, and plain classes; use those cases to assess the change. Done means unchanged abstract state avoids stopping the world while state changes preserve correct behavior.

索引モデルが issue の本文から書いたものです。

説明

interpreter-core performance topic-free-threading type-feature
Summary

In a free-threaded CPython build, type_set_abstractmethods() stops the worldevery time ABCMeta writes __abstractmethods__, even when the write does notchange Py_TPFLAGS_IS_ABSTRACT.

ABCMeta performs this write for every newly created class. For a concrete subclass of an ABC, the value is normally an empty set, so the abstract flag is already clear. Nevertheless, the current implementation briefly stops all other Python threads.

Benchmark
import argparse, gc, statistics, sys, threading, time, typing
from abc import ABC, abstractmethod
from collections.abc import Sized

def make(kind, n):
    if kind == "concrete":           
        for _ in range(n):
            class X(Sized):
                def __len__(self): return 0
    elif kind == "protocol":          
        for _ in range(n):
            class P(typing.Protocol):
                def m(self) -> int: ...
            class C(P):
                def m(self) -> int: return 0
    elif kind == "abstract":
        for _ in range(n):
            class Y(ABC):
                @abstractmethod
                def m(self): ...
    elif kind == "plain":
        for _ in range(n):
            class Z: pass
    else:
        raise SystemExit(f"unknown kind {kind}")

def one_round(kind, k, n):
    barrier = threading.Barrier(k + 1)
    def worker():
        barrier.wait()
        make(kind, n)
    ts = [threading.Thread(target=worker) for _ in range(k)]
    for t in ts: t.start()
    barrier.wait()
    t0 = time.perf_counter()
    for t in ts: t.join()
    return time.perf_counter() - t0

def main():
    ap = argparse.ArgumentParser()
    ap.add_argument("--kind", default="concrete")
    ap.add_argument("--threads", type=int, default=1)
    ap.add_argument("--n", type=int, default=2000)
    ap.add_argument("--repeat", type=int, default=5)
    ap.add_argument("--no-gc", action="store_true")
    a = ap.parse_args()
    if a.no_gc:
        gc.disable()
    make(a.kind, 50)                  
    per = [one_round(a.kind, a.threads, a.n) / (a.n * a.threads) * 1e6
           for _ in range(a.repeat)]
    gil = getattr(sys, "_is_gil_enabled", lambda: True)()
    print(f"{a.kind},{a.threads},{a.n},{statistics.median(per):.2f},{min(per):.2f},{gil}")

if __name__ == "__main__":
    main()

Multiple threads run make_classes(2000) concurrently. The benchmark reports the median time per created class over three repetitions. It also includes three controls:

  • protocol: a typing.Protocol and a concrete subclass;
  • abstract: an ABC subclass that remains abstract;
  • plain: a class that does not use ABCMeta.
Implementation

In type_set_abstractmethods(), compare the requested abstract state with the current Py_TPFLAGS_IS_ABSTRACT flag before entering the stop-the-world section:

if (abstract != ((type->tp_flags & Py_TPFLAGS_IS_ABSTRACT) != 0)) {
    type_lock_prevent_release(&pinned);
    types_stop_world();
    if (abstract)
        type_add_flags(type, Py_TPFLAGS_IS_ABSTRACT);
    else
        type_clear_flags(type, Py_TPFLAGS_IS_ABSTRACT);
    types_start_world();
    type_lock_allow_release(&pinned);
}
Performance results

Each result below is the median of five outer rounds. Each benchmark invocation
uses three inner repetitions and creates 2000 classes per thread.

Case Threads Baseline Patched Speedup Spread, baseline / patched
concrete 1 6.90 6.46 1.07x ±24% / ±14%
concrete 2 920.77 6.06 151.94x ±15% / ±11%
concrete 4 704.21 6.18 113.95x ±3% / ±8%
concrete 8 490.60 7.18 68.33x ±6% / ±11%
concrete 16 348.28 8.45 41.22x ±6% / ±6%
protocol 1 22.62 21.65 1.04x ±7% / ±5%
protocol 2 2801.11 1038.10 2.70x ±4% / ±2%
protocol 4 2463.42 1111.75 2.22x ±1% / ±0%
protocol 8 1963.49 1028.07 1.91x ±1% / ±1%
protocol 16 1397.80 783.15 1.78x ±3% / ±4%
abstract 1 6.62 6.93 0.96x ±16% / ±12%
abstract 2 885.09 894.81 0.99x ±10% / ±10%
abstract 4 636.98 632.91 1.01x ±1% / ±3%
abstract 8 445.71 461.46 0.97x ±6% / ±5%
abstract 16 329.88 333.72 0.99x ±9% / ±3%
plain 1 3.74 3.95 0.95x ±20% / ±39%
plain 2 3.46 3.67 0.94x ±13% / ±11%
plain 4 3.91 3.98 0.98x ±12% / ±7%
plain 8 4.16 4.32 0.96x ±7% / ±7%
plain 16 4.16 4.14 1.00x ±13% / ±3%
Linked PRs
  • gh-161745
主要言語
Python
スター
78.2k
フォーク
36.6k
平均マージ
19時間 57分
マージ済み PR（30日）
630

環境構築

Codespaces で開く

このプロジェクトの開発コンテナを、あなたの GitHub アカウントでブラウザ上に起動します。

はじめの一歩

  1. issue を最後まで読み、次にプロジェクトのコントリビューションガイドを読みます。
  2. 着手することを issue にコメントします — 二人が同じ作業をするのを防げます。
  3. リポジトリをフォークし、ブランチを切って変更します。
  4. issue 番号を参照したプルリクエストを送ります。

python/cpython のほかの issue

python/cpython の issue をすべて見る

似ている issue

Python の issue をもっと見る

新しい issue をメールで受け取る

初心者向けの GitHub issue を短くまとめたダイジェスト。