为什么 Python 4.0 不会像 Python 3.0

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Python-ideas 的新手偶尔会提到“Python 4000”的想法,他们在提出不向后兼容的更改时,没有提供从当前合法的 Python 3 代码的明确迁移路径。 毕竟,我们允许 Python 3.0 进行这种更改,那么为什么我们不允许 Python 4.0 进行这种更改呢?

我已经听过这个问题很多次了(包括更令人担忧的说法“你曾经做过一个大的向后兼容性破坏,我怎么知道你不会再做一次?”),所以我认为我应该在这里记录我的答案,这样将来我就可以让人们参考它。

目前对 Python 4.0 的期望是什么?

我目前的期望是,Python 4.0 仅仅是“Python 3.9 之后的版本”。 就是这样。 语言没有重大变化,也没有重大的向后兼容性破坏 - 从 Python 3.9 到 4.0 应该像从 Python 3.3 到 3.4(或从 2.6 到 2.7)一样顺利。 我甚至期望稳定的应用程序二进制接口(最初在 PEP 384 中定义)可以跨越边界保留。

按照目前的语言特性发布速度(大约每 18 个月一次),这意味着我们可能会在 2023 年的某个时候看到 Python 4.0,而不是看到 Python 3.10。

那么 Python 将如何继续发展?

首先,Python 增强提案流程没有任何改变 - 向后兼容的更改仍然会经常被提出,新的模块(例如 asyncio)和语言特性(例如 yield from)被添加以增强 Python 应用程序可用的功能。 随着时间的推移,Python 3 在默认情况下提供的功能方面将继续超越 Python 2,即使 Python 2 用户可以通过第三方模块或 Python 3 的反向移植访问等效的功能。

竞争的解释器实现和扩展也将继续探索增强 Python 的不同方式,包括 PyPy 对 JIT 编译器生成和软件事务内存的探索,以及科学和数据分析社区对数组导向编程的探索,该编程充分利用了现代 CPU 和 GPU 提供的矢量化功能。 与其他虚拟机运行时(如 JVM 和 CLR)的集成预计也会随着时间的推移而改进,特别是因为 Python 在教育领域取得的进展可能会使其作为在这些环境中运行的更大应用程序中的嵌入式脚本语言越来越受欢迎。

对于不向后兼容的更改,PEP 387 提供了一个合理的概述,该方法已在 Python 2 系列中使用多年,并且今天仍然适用:如果某个特性被认为存在过度问题,那么它可能会被弃用并最终删除。

但是,开发和发布过程已经进行了一些其他更改,使得 Python 3 系列中不太需要此类弃用

  • 更加强调 Python 包索引,CPython 核心开发团队和 Python Packaging Authority 之间的协作以及 Python 3.4+ 捆绑的 pip 安装程序表明了这一点,这减少了在标准库中添加模块的压力,然后它们才能充分稳定以适应相对较慢的语言更新周期
  • “临时 API”概念(在 PEP 411 中引入)使得有可能将“稳定期”应用于库和 API,这些库和 API 被认为可能受益于更广泛的反馈,然后提供标准的向后兼容性保证
  • 在 Python 3 过渡中确实清理了很多累积的遗留行为,并且与 Python 1.x 和 Python 2.x 时代相比,现在对 Python 和标准库的新增功能的要求更加严格
  • “单源”Python 2/3 库和框架的广泛开发强烈鼓励在 Python 3 中使用“记录在案的弃用”,即使这些特性被更新、首选的替代方案所取代。 在这些情况下,弃用通知会放在文档中,建议新代码首选的方法,但不会添加程序化的弃用警告。 这允许现有代码(包括支持 Python 2 和 Python 3 的代码)保持不变(代价是新用户在负责维护现有代码库时可能会学到更多东西)。

从(主要是)英语到所有书面语言

还值得注意的是,Python 3 的破坏性并没有预期那么大。 在 Python 3 中的所有向后不兼容的更改中,许多严重的迁移障碍都可以归因于 PEP 3100 中的一个小要点:

  • 使所有字符串都成为 Unicode,并拥有一个单独的 bytes() 类型。 新的字符串类型将被称为“str”。

PEP 3100 是 Python 3 更改的家,这些更改被认为足够没有争议,因此无需单独的 PEP。 这种特殊更改被认为没有争议的原因是,我们使用 Python 2 的经验表明,Web 和 GUI 框架的作者是正确的:作为应用程序开发人员合理地处理 Unicode 意味着确保所有文本数据都尽可能靠近系统边界地从二进制转换为文本,作为文本进行操作,然后转换回二进制以用于输出目的。

不幸的是,Python 2 不鼓励开发人员以这种方式编写程序 - 它广泛模糊了二进制数据和文本之间的界限,并且使开发人员很难在他们的脑海中区分两者,更不用说在他们的代码中区分两者了。 因此,Web 和 GUI 框架作者必须告诉他们的 Python 2 用户“始终使用 Unicode 文本。 如果不这样做,在处理 Unicode 输入时可能会遇到模糊且难以追踪的错误”。

Python 3 是不同的:它在“二进制域”和“文本域”之间施加了更大的分离,使得编写正常的应用程序代码更容易,同时使得编写与系统边界一起使用的代码有点困难,在系统边界中,二进制数据和文本数据之间的区别可能不太清楚。 我在 其他地方 详细介绍了 Python 2 和 Python 3 之间的文本模型实际发生了什么变化。

Python 对 Unicode 支持的这场革命正在进行,背景是计算文本操作从仅限英语的 ASCII(正式定义于 1963 年)到“二进制数据 + 编码声明”模型的复杂性(包括 C/POSIX 区域设置Windows 代码页 系统,于 1980 年代后期引入)以及 Unicode 标准 的初始 16 位版本(于 1991 年发布)到相对全面的现代 Unicode 代码点系统(于 1996 年首次定义,每隔几年发布新的主要更新)。

为什么要提到这一点? 因为这种切换到“默认使用 Unicode”是 Python 3 中最具破坏性的向后不兼容的更改,与其他更改(更多的是特定于语言)不同,它是整个行业范围内更改文本数据表示和操作方式的一小部分。 随着 Python 3 过渡清除了特定于语言的问题,与 Python 的早期相比,新语言功能的准入门槛更高,并且目前没有其他像从“带有编码的二进制数据”切换到文本建模的 Unicode 规模的行业范围内的迁移正在进行中,我看不到任何需要 Python 3 风格的向后兼容性破坏和平行支持期的变化即将发生。 相反,我希望我们能够在正常的变更管理流程中适应任何未来的语言发展,任何无法以这种方式处理的提案都将被拒绝,因为它对社区和核心开发团队施加了令人无法接受的高成本。

最初发表在 Curious Efficiency 上,也可在 Red Hat 开发者博客 中找到。 在 Creative Commons 下重新发布。 有关 Python 发展的更多信息,您可能对 使用 Python 过渡到多语言编程 感兴趣,这也是 Nick Coghlan 的文章。

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Nick 是 CPython 核心开发人员,也是 Python 软件基金会董事会成员。

13 条评论

“我目前的期望是,Python 4.0 仅仅是“Python 3.9 之后的版本”

这不是小数点……3.9 之后是 3.10。

是的,但 Nick 是 Python 的核心开发人员之一,所以如果他们说“Python 3.9 之后是 4.0”,那就是 4.0 :)

回复 作者 WorMzy (未验证)

……这种态度使得 Python 3 成为自 Perl 6 以来最不被接受的语言更新之一。为什么不把 Python 3 的所有优点都整合到 Python 2.7 中,然后把它叫做 Python 4 (或者 Python 2.8) 呢?这样绝大多数代码库都能兼容最新的 Python 版本以及所有最新的功能,我们可以假装 Py3K 从未发生过。

回复,作者是 Ricardo J. Barberis (未验证)

抱歉,只有无知的人才会这么说。“为什么不……”——说真的,你是一名软件开发者吗? :/ 如果他们那样做,Python 就不会像现在这样简洁了,它会变成一堆垃圾,真的是字面意义上的垃圾。

回复,作者是 dhj (未验证)

哎呀,这严重违反了语义版本控制。我希望他只是在开玩笑。

如果 Python 意味着永远不进行向后不兼容的更改,那么永远不应该有 Python 4.0。

回复,作者是 Ricardo J. Barberis (未验证)

“嵌入式脚本语言”

抱歉,Lua 已经占据了那个市场。Python 绝对没有机会,因为虚拟机臃肿不堪,而且非常不适合嵌入。

这就是为什么我认为 Python 4 应该包括对解释器的完整性能重写。拥抱 Python 在数值计算中的广泛使用,并将其效用扩展到游戏开发等领域。从 pypy 和 cython 中寻找灵感。两者都可以集成到核心中,但从头开始可能更容易。

回复,作者是 Clive (未验证)

Lua 是一种嵌入式脚本语言,它不能独立运行。

回复,作者是 Clive (未验证)

抱歉回复晚了,但你说得对,目前 CPython 的嵌入存在一些严重的的技术障碍。 如果人们认为最终结果足够有价值(例如 Blender),他们会做这项工作,但这非常复杂和挑剔,以至于它不会成为人们的首选,尤其是当主要关注点是编写嵌入应用程序的组件脚本时,并且您不想要或不需要访问诸如 Scientific Python 计算堆栈之类的东西来进行矩阵操作和机器学习算法。

PEP 432 (https://pythonlang.cn/dev/peps/pep-0432/) 是一个目前尚未资助的提案,旨在通过重新设计 CPython 运行时配置方式来改变这种情况。 我们现在已经到了 3.5 开发周期的后期,今年不太可能实现,所以我可能会再次考虑在 Python 3.6 时间范围内推进该提案。

随着数字教育政策的变化开始产生影响,这种情况变得更具潜力,我们开始看到高中生(至少在澳大利亚和英国,但也可能在其他地区)毕业时已经接触过 Python,并将其作为他们对基于文本的编程语言的介绍。

回复,作者是 Clive (未验证)

如果 Python 想要保持其地位,Python 4 应该成为 Java 和 C# 的杀手。我们目前在 Python 中看到的情况是,它不断在临时版本之间跳转,例如 Linux 用户群甚至还没有接受 3.0。如果它想成为山丘之王,它需要倾听它的用户群的声音。

确实如此。在 Linux 方面,我们中的许多人一直在与 Linux 供应商和像 OpenStack 这样的大型项目合作,解决他们的移植问题,并在最合理的地方解决这些问题(无论是向 pylint 添加“--py3k”模式,努力使 Ubuntu 和 Fedora 使用 Python 3 作为主要的系统 Python,还是推动像使 C.UTF-8 区域设置为上游 glibc 的标准功能这样的改变)。(红帽和 Canonical 实际上都雇佣了一些 CPython 核心开发者,HP、Google 和 Rackspace 等其他主要的 Linux Python 用户也是如此)

随着各种移植的技术障碍被识别出来,我们要么寻找增强 Python 3 本身以解决这些障碍的方法(例如恢复对二进制转换编解码器的完全支持并恢复二进制插值支持),要么寻找如何使像 six、modernize 和 future 这样的移植工具更容易访问(这是 pip 包安装程序现在默认随 Python 2 和 Python 3 一起发布的关键原因)。

在用户方面,中小学教育部门基本上已经切换到 Python 3,并且在 Python 3.5 中包含专用矩阵乘法运算,这专门是为了响应分析 Python 社区的反馈(和贡献)。

除了可能对矩阵和向量运算的更简洁表达感兴趣的矩阵乘法运算符之外,目前还没有什么对像 AutoDesk 这样的组织有吸引力的 Python 3 “胡萝卜”(这很可能是那些不使用 Blender 的 3D 动画社区的转折点),但正如我在回复 Clive 时所指出的,我想在某个时候解决当前嵌入的复杂性,这对于任何当前需要求助于复杂技巧才能让 Python 2 按照他们想要的方式运行的人来说,都将变得有吸引力。

至于挑战 JVM 和 CLR,我同意这是一个非常有趣的领域,而且我实际上相信 PyPy 社区最适合做这件事。PyPy 不仅体现了一种设计 JIT 编译器的创新方法,而且 Armin Rigo 对软件事务内存实际应用的研究确实具有突破性,并且提供了一种现实的前景,即能够以事件驱动的模型编写 PyPy 托管的应用程序,同时仍然可以使用所有可用的内核,并且如果您恰好从事件处理程序进行阻塞调用,也不会暂停整个应用程序。

回复,作者是 Zed (未验证)

Python 所做的一切都很棒,我同意你所说的。 我希望很快 Ubuntu、Red Hat 等等就能接受 Python 3 作为标准的 python 版本,因为它一直在稳步超越 Python 2.7 的功能集。

我也在专心致志地关注 PyPy 社区在如此多方面所做的工作。 我可以看到,在不久的将来,PyPy 可以使为不同后端(CPython、Jython、IronPython)拥有多个 Python 版本成为过去。 如果他们能够像 Jython/IronPython 那样将 Jython 和 IronPython 与 JVM/CLR API 集成,并且如果他们能够获得与 CPython 代码最接近的兼容性(而不会牺牲他们在各个方面的出色工作),以及与 C/C++ 扩展的良好集成,我可以预见它将成为标准的 Python 实现。 然而,他们离所有这些还有一段路要走。

Python 在科学/中等教育领域的推进也令人震惊。 我的一位老朋友在他的博士研究期间一直在使用 Python(在我的一些鼓励下,并意识到它比 Matlab 和其他工具更便宜/更丰富),并让他的研究实验室将其采用为他们物理研究的事实标准。

回复,作者是 ncoghlan

Python 适用于算法和类似脚本的东西,Java/C# 适用于二进制开发和独立应用程序,而 Lua 适用于嵌入到 Java/C# 应用程序中。 而 C++ 几乎适用于所有事物。 那么,为什么 Python 要进行嵌入(除非 GIMP 中的 PythonFu 已经做到了)?

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