事件回顾不久前，Python核心开发者Pablo在邮件中宣布，由于一些重要的性能bug和崩溃，Python3.11预计年底发布10月，稳定版可能会推迟到12月发布。图片来源@邮件抱报这件事引起了很多人的关注。Python是当今最流行的编程语言之一。StackOverflow2022开发者报告显示，对于初学者来说，HTML/CSS、Javascript和Python几乎并列为最常用的语言。从排名来看，Python语言高居榜首，因此Python语言新版本的发布通常会备受关注。自2008年12月3日发布Python3.0以来，Python官方计划每年发布一个新版本，每次添加两到三个新语法。虽然实际情况并没有严格按照计划执行，但是从3.8版本开始，Python的发布节奏基本遵循了规律：在每个版本发布之前，都有17个月的开发周期，期间不断的开发和测试;测试期间，先发布alpha版，4月再发布beta版，10月左右发布最终正式版。Python3之前版本的发布时间原计划在今年发布。3.11版本也是按照这个节奏进行的，不过这一次，3.11版本的发布却成了一个例外。值得一提的是，在邮件的最后，Pablo对在12月发布稳定版没有信心。图片来源@mail截图Python3.11期待已久。Python虽然简单易学，但其运行速度慢一直为人诟病（在每一次编程语言速度竞赛中，Python通常排名垫底），因此很多开发者都期待这种语言的性能得到提升。或许正因如此，Python创始人GuidovanRossum重出江湖后在2021年Python语言峰会上做了分享。他说，他已经投资了“香农计划”（“ShannonPlan”，以提议者马克·香农的名字命名），预计用4年时间将Python加速5倍，即每年1.5倍。最近的计划是在Python3.11版本中实现至少1倍的速度。根据7月6日发布的Python3.11.0b3，在UbuntuLinux上使用GCC编译并使用pyperformance基准套件进行测量时，CPython3.11平均比CPython3.10快25%。根据工作负载，CPython3.11提供10%到60%的加速。图片来源@文档截图另外，由于Python3.11是一个较大的版本更新，根据已有的测试结果，它有更准确的错误提示，类型特征，用except*处理多个异常，零成本异常，改进类型（包括改进的类型、任意字符串文字类型、数据类转换、标准库中的TOML只读支持等）也得到了改进，这些也是开发者期待的新特性。Python如何“踩油门”？为什么Python给大家留下的印象是运行缓慢？通常有三种解释。第一种解释是Python是动态语言而不是静态语言。对于C等静态语言，编译器在声明时就知道变量的类型；对于Python来说，Python程序在执行时，编译器并不知道变量的类型，只知道它是一个对象。这意味着即使是简单的a+b这样的二元运算，由于变量a和b本身没有类型，但是它们的值有类型，Python执行起来非常“麻烦”：在“加”之前，你必须先确定类型。第二种解释是Python是一种解释型语言而不是编译型语言。C、C++、Rust等语言直接编译成机器码运行，属于编译型语言；Python的运行过程是虚拟机读取Python代码（文本），进行词法分析，编译成虚拟机可以识别的opcode，然后虚拟机解释opcode执行，最后一步“虚拟机解释操作码执行”是比较耗时的。第三种解释是它是全局解释器锁（GIL，GlobalInterpreterLock）的原因。现代计算机处理器一般都有多个内核，有些服务器甚至有多个处理器。因此，操作系统对Thread进行了抽象，可以在一个进程中产生多个Thread，让这些Thread同时运行在多个核心上，最大限度地提高处理器的效率。但是Python有自己的垃圾收集方案，选择的垃圾收集机制是引用计数+分代收集，引用计数是主要方式。在多线程的情况下，大家一起跑，多个线程一起操作引用计数。为了保证不会出现线程不安全的情况，多个线程在操作同一个对象时需要加锁。这就是GIL，但是这个锁的粒度太大了，整个Python解释器只能全局运行一个Thread。也就是说，不管你电脑的CPU有多少核，Python只用一个核。这三种解释都有一定的道理。理论上，Python提速可以从以上三个方向突破。根据Python团队最近的公告，Python3.11的性能改进主要集中在更快的启动和更快的运行时。这些优化大部分来自PEP659（一种自适应解释器），它的运行方式和JIT有点相似，都是识别热点代码，但是自适应解释器的工作范围离不开字节码。图片来源@documentscreenshot为什么3.11延迟发布从Pablo在邮件中公布的信息来看，Python3.11延迟发布主要是因为出现了很多“影响发布”的bug。图片来源@GitHubScreenshot虽然该bug的细节还有待进一步探究，但从目前的情况来看，问题可能出在以下两个方面。一个是C扩展的问题。CPython与C的简单接口是一个主要优势，而与C扩展的不兼容是一个主要缺点。CPython团队在CPython3.11所做的优化工作很大程度上忽略了扩展模块的问题。对此，团队负责人Shannon表示，团队正在开放将低级函数API暴露给虚拟机的可能性，以最大限度地减少Python代码和C代码的减少。二是上面反复提到的提速问题。Python创始人GuidovanRossum预计Python3.11版本将实现至少两倍的加速，但目前的Python3.11.0b3平均只比Python3.10快25%，与理想的目标。此外，Meta开发者SamGross在今年的Python语言峰会上向与会者介绍了nogil的情况。这是一个专注于移除GIL的项目。根据Python基金会的说法，Gross将发明一种新型锁。如果一切顺利的话，这个新锁很可能会出现在Python3.12版本中。虽然SamGross的提议让很多开发者兴奋不已，但它会与Python团队目前基于PEP659进行的优化工作产生冲突：毕竟CPython团队已经实现的优化有很大一部分是建立在GIL仍然存在的前提下的。如果SamGross的提议被采纳，在Python3.12中去掉GIL，那么Python3.11将不得不做很多改变。或许，这也是Python3.11延迟发布的一个重要原因。总之，考虑到Python在编程语言界的现状，以及Python3.11旨在克服它最大的缺点，Python的未来还是值得期待的。参考链接：https://mail.python.org/archives/list/python-dev@python.org/thread/3JWVCSBPBFWY5ZWSJ7RYB6FS5NIMCEOY/https://docs.python.org/zh-cn/3.11/whatsnew/3.11.html#faster-cpython
