Flask 中的全局变量是线程安全的吗？如何在请求之间共享数据？

问题描述：

在我的应用程序中，通过发出请求来改变普通对象的状态，并且响应取决于状态。

class SomeObj():
    def __init__(self, param):
        self.param = param
    def query(self):
        self.param += 1
        return self.param

global_obj = SomeObj(0)

@app.route('/')
def home():
    flash(global_obj.query())
    render_template('index.html')

如果我在我的开发服务器上运行此程序，我期望得到 1、2、3 等等。如果同时有 100 个不同的客户端发出请求，会出错吗？预期结果是 100 个不同的客户端各自看到一个从 1 到 100 的唯一数字。或者会发生这样的事情：

1. 客户端 1 查询。self.param加 1。

2. 在执行返回语句之前，线程切换到客户端 2。self.param再次递增。

3. 线程切换回客户端 1，并向客户端返回数字 2。

4. 现在线程转到客户端 2 并返回数字 3。

由于只有两个客户端，因此预期结果是 1 和 2，而不是 2 和 3。跳过了一个数字。

当我扩大应用程序规模时，这种情况真的会发生吗？我应该考虑全局变量的哪些替代方案？

解决方案 1：

您不能使用全局变量来保存此类数据。它不仅不是线程安全的，也不是进程安全的，而且生产中的 WSGI 服务器会产生多个进程。如果您使用线程来处理请求，您的计数不仅会出错，而且它们还会根据处理请求的进程而有所不同。

使用 Flask 之外的数据源来保存全局数据。数据库、memcached 或 redis 都是合适的单独存储区域，具体取决于您的需求。如果您需要加载和访问 Python 数据，请考虑multiprocessing.Manager。您还可以使用会话来存储每个用户的简单数据。

开发服务器可能以单线程和单进程运行。由于每个请求都将同步处理，因此您不会看到您描述的行为。启用线程或进程，您将看到它。app.run(threaded=True)或app.run(processes=10)。（在 1.0 中，服务器默认是线程化的。）

一些 WSGI 服务器可能支持 gevent 或其他异步工作程序。全局变量仍然不是线程安全的，因为仍然没有针对大多数竞争条件的保护。您仍然可能遇到这样的情况：一个工作程序获取一个值，产生结果，另一个工作程序修改它，产生结果，然后第一个工作程序也修改它。

如果您需要在请求期间存储一些全局数据，则可以使用 Flask 的g对象。另一个常见情况是管理数据库连接的顶级对象。这种“全局”对象的区别在于，它对于每个请求都是唯一的，不会在请求之间使用，并且有一些东西管理资源的设置和拆卸。

解决方案 2：

这实际上并不是对全局线程安全的答案。

但我认为在这里提到会话很重要。您正在寻找一种存储客户端特定数据的方法。每个连接都应该以线程安全的方式访问自己的数据池。

这可以通过服务器端会话来实现，它们可以在非常简洁的 Flask 插件Flask-Session中使用

如果您设置了会话，则session所有路由中都会有一个变量可用，其行为类似于字典。此字典中存储的数据对于每个连接客户端都是独立的。

以下是一个简短的演示：

from flask import Flask, session
from flask_session import Session

app = Flask(__name__)
# Check Configuration section for more details
SESSION_TYPE = 'filesystem'
app.config.from_object(__name__)
Session(app)

@app.route('/')
def reset():
    session["counter"]=0

    return "counter was reset"

@app.route('/inc')
def routeA():
    if not "counter" in session:
        session["counter"]=0

    session["counter"]+=1

    return "counter is {}".format(session["counter"])

@app.route('/dec')
def routeB():
    if not "counter" in session:
        session["counter"] = 0

    session["counter"] -= 1
    
    return "counter is {}".format(session["counter"])


if __name__ == '__main__':
    app.run()

之后pip install Flask-Session，您应该能够运行它。尝试从不同的浏览器访问它，您会发现计数器在它们之间不共享。

解决方案 3：

请求外部数据源的另一个示例是缓存，例如Flask-Caching或其他扩展提供的缓存。

1. 创建一个文件common.py并将以下内容放入其中：

from flask_caching import Cache

# Instantiate the cache
cache = Cache()

1. 在创建您的文件中flask app，使用以下代码注册您的缓存：

# Import cache
from common import cache

# ...
app = Flask(__name__)

cache.init_app(app=app, config={"CACHE_TYPE": "filesystem",'CACHE_DIR': Path('/tmp')})

1. 现在通过导入缓存并执行如下操作在整个应用程序中使用：

# Import cache
from common import cache

# store a value
cache.set("my_value", 1_000_000)

# Get a value
my_value = cache.get("my_value")

解决方案 4：

虽然完全接受以前赞成的答案，并且不鼓励在生产和可扩展的 Flask 存储中使用全局变量，但为了原型设计或真正简单的服务器，在 Flask“开发服务器”下运行……

...

根据 Python 文档， Python 内置数据类型以及我个人使用和测试过的全局数据类型是线程dict安全的。但不是进程安全的。

在开发服务器下运行的每个（可能是并发的）Flask 会话都可以进行此类（服务器全局）字典的插入、查找和读取。

当这样的全局字典以唯一的 Flask 会话密钥为关键字时，它对于服务器端存储会话特定数据非常有用，否则无法放入 cookie（最大大小为 4 kB）。

当然，这种服务器全局字典应小心谨慎，以免在内存中变得过大。可以在请求处理期间对“旧”键/值对的过期进行某种编码。

再次强调，我们并不推荐将其用于生产或可扩展部署，但是对于本地面向任务的服务器来说，使用单独的数据库来完成给定的任务来说可能没问题。

...