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Python 全局状态带来的隐藏风险

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-02-19 17:41:03

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来源于php中文网

原创

全局变量在多线程、异步协程、模块重载及from导入场景下均不安全:多线程需用threading.local(),异步应选contextvars.contextvar,模块级变量初始化须移入函数,禁用from导入可变对象。

python 全局状态带来的隐藏风险

全局变量在多线程里会“串数据”

Python 的 global 变量不是线程安全的,多个线程同时读写同一个全局变量时,结果不可预测——不是偶尔出错,而是只要并发发生,就大概率出问题。

典型现象是:函数返回值忽对忽错,日志里看到 A 用户的请求里混进了 B 用户的数据,或者计数器增长远超实际调用次数。

  • 别用 global 存用户上下文(比如 current_user_id)、临时缓存或状态标记
  • 如果必须共享状态,用 threading.local() 替代:每个线程拿到的是独立副本
  • logging 模块内部就靠 threading.local 实现 logger 实例隔离,可以照着它抄

示例:

import threading
_local = threading.local()
<p>def set_user_id(uid):
_local.uid = uid  # 各线程互不干扰</p><p>def get_user_id():
return getattr(_local, 'uid', None)

模块级变量被 reload 后行为异常

Python 中模块只导入一次,但开发时频繁用 importlib.reload(),这时模块级变量不会重置——旧值残留,新逻辑却已加载,导致“改了代码但没生效”的假象。

常见于 Flask/Django 开发中热重载、Jupyter notebook 多次运行同一 cell、或测试时反复 import 模块。

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  • 避免在模块顶层写可变对象赋值,比如 cache = {}counter = 0
  • 把初始化逻辑放进函数里,每次调用才生成新实例:def get_cache(): return {}
  • 真要懒加载,用 functools.cached_property 或显式检查是否已初始化

异步协程共用全局状态等于裸奔

asyncio 不是多线程,但多个协程在同一线程内切换执行,共享同一份全局变量。一旦某个协程修改了 global 或模块变量,其他协程下次读取时就会拿到脏数据。

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比多线程更隐蔽:没有锁报错、没有 segfault,只有逻辑错乱,且复现困难。

  • async def 函数里绝对不要读写模块级可变状态
  • 需要跨协程传参?走函数参数,或用 contextvars.ContextVar(Python 3.7+)
  • ContextVar 是 asyncio-aware 的,asyncio.create_task() 会自动继承父上下文

示例:

import contextvars
request_id_var = contextvars.ContextVar('request_id', default=None)
<h1>在入口处设值</h1><p>request_id_var.set('req-123')</p><h1>任意协程里都能安全读取</h1><p>def log_request():
rid = request_id_var.get()
print(f"Handling {rid}")

from module import x 导致状态引用错乱

from utils import config 看似方便,但如果 config 是个可变对象(比如 dict),后续任何地方修改它,所有通过 from 导入的地方都会同步看到变化——因为大家引用的是同一个内存地址。

这比直接 import utils 更危险:后者至少能意识到“这是别人家的模块”,而前者容易误以为是本地副本。

  • 禁止 from xxx import 可变对象(dict, list, 自定义类实例)
  • 配置类优先用 dataclass + frozen=True,或封装成只读属性
  • 若必须导出可变对象,文档里明确写“请勿原地修改”,并在代码里加 setattr(obj, '_frozen', True) 防御性保护

容易被忽略的一点:第三方库的模块级状态(比如 requests.adapters.DEFAULT_POOLBLOCK)也会被你的代码意外污染,影响整个进程。

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