Python 发布策略

Python的版本采用年度更新策略，每年十月发布新版本，如3.10版本在2020年10月5日发布，3.11版本在2021年10月4日发布。 本文旨在记录各重大特性的变更记录，方便使用新特性时参考版本。

python 3.9 2020年10月5日

• 字典合并(PEP 584)

d1 = {"a": 1, "b": 2}
d2 = {"b": 3, "c": 4}
merged = d1 | d2  # {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}
d1 |= d2          # d1 = {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}

• str.removeprefix() 和 str.removesuffix()(PEP 616)

s = "hello world"
s.removeprefix("hello")  # " world"
s.removesuffix("world")  # "hello "

• 集合泛型(PEP 585)

# old 
import typing.List

def func(s: typing.List[int]):
    pass

# new
def func(s: list[int]):
    pass

再也不需要导入typing.List了，直接使用list[int]即可。

• PEG解析器(PEP 617) 语法上无影响，主要影响解析器的实现，为后续的一些语法提供支撑。

• zoneinfo(PEP 615) 和graphlib

import zoneinfo

tz = zoneinfo.ZoneInfo("Asia/Shanghai")

方便了对时区（包括夏令时）的处理。

graphlib主要增加了TopologicalSorter，用于拓扑排序。

• 性能优化 Vectorcall 协议(PEP 590)使用范围扩大，范围扩大到range、tuple、set、frozenset、list、dict的调用。

优化了多线程信号处理机制。

提高短ASCII字符串的性能。

python 3.10 2021年10月4日

• 结构化模式匹配 (PEP 634, 635, 636): 引入match和case语句，用于模式匹配。

def http_error(status):
    match status:
        case 400:
            return "Bad request"
        case 404:
            return "Not found"
        case 418:
            return "I'm a teapot"
        case _:
            return "Something's wrong with the internet"

case 401 | 403 | 404:
    return "Not allowed"

• 括号上下文

with (
    open("file1.txt") as f1,
    open("file2.txt") as f2
):
    # do with f1, f2

• 使用"|"定义联合类型而不是typing.Union(PEP 604)

# old
def func(x: typing.Union[int, str]):
    pass

# new
def func(x: int | str):
    pass

• C API int 类型新增了 int.bit_count() 方法。

zip() 函数新增了一个 strict 标志 (PEP 618)，用于强制所有可迭代对象的长度相等。

新增了两个内置函数 aiter() 和 anext()，用于异步迭代。

@staticmethod 和 @classmethod 装饰器得到改进，现在可以继承方法属性并拥有一个新的 wrapped 属性。

新增了 inspect.get_annotations() 函数，用于安全地计算注解，包括对字符串化注解进行反字符串化。

ssl 模块现在要求 OpenSSL 1.1.1 或更新版本，并具有更安全的默认设置。

python 3.11 2022年10月24日

• 性能提升

  • 与 3.10 相比平均提升 25%（部分场景提升 10-60%）
  • 更快的启动速度：通过"冻结导入"实现
  • 专门化自适应解释器：运行时识别热点代码，用更快的版本替换通用字节码
  • 更廉价、惰性的 Python 帧
  • 内联 Python 函数调用

• 异常处理增强

  • 细粒度错误定位 (PEP 657)

# 现在错误信息会精确指向问题表达式
# 例如：TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
# 错误位置会用 ~^~~ 标记

• 异常组 (PEP 654)

try:
    raise ExceptionGroup("多个错误", [
        ValueError("值错误"),
        TypeError("类型错误")
    ])
except* ValueError:
    print("处理值错误")
except* TypeError:
    print("处理类型错误")

• 异常注解 (PEP 678)

try:
    raise ValueError("原始错误")
except ValueError as e:
    e.add_note("这是额外的上下文信息")
    raise

• 类型系统增强
  • 可变参数泛型 (PEP 646)

from typing import TypeVarTuple, TypeVar

Shape = TypeVarTuple('Shape')
T = TypeVar('T')

class Array(Generic[T, *Shape]):
    pass

• TypedDict 增强 (PEP 655)

from typing import TypedDict, Required, NotRequired

class Movie(TypedDict):
    title: Required[str]
    year: Required[int]
    rating: NotRequired[float]

• Self 类型 (PEP 673)

from typing import Self

class Shape:
    def set_scale(self, scale: float) -> Self:
        self.scale = scale
        return self

• 标准库更新
  • tomllib 模块 (PEP 680)：用于解析 TOML 文件
  • asyncio 新增 TaskGroup
  • enum 模块增强：新增 StrEnum、ReprEnum 和 EnumType
  • re 模块支持原子组和所有格量词

python 3.12 2023年10月2日

• 类型系统增强
  • 类型参数语法 (PEP 695)

# 新的类型别名语法
type Point = tuple[float, float]

# 新的泛型类语法
class Vector[T]:
    def __init__(self, x: T, y: T):
        self.x = x
        self.y = y

# 新的泛型函数语法
def first[T](items: list[T]) -> T:
    return items[0]

• TypedDict 增强 (PEP 692)

from typing import TypedDict, Unpack

class Options(TypedDict):
    timeout: int
    retries: int

def process(**options: Unpack[Options]):
    pass

• @typing.override 装饰器 (PEP 698)

from typing import override

class Parent:
    def method(self) -> None:
        pass

class Child(Parent):
    @override
    def method(self) -> None:
        pass

• 语法增强
  • f-string 语法规范化 (PEP 701)

# 支持多行表达式
f"""
{{
    'name': 'Alice',
    'age': 30
}}
"""

# 支持注释
f"Value: {value  # 这是一个注释}"

# 支持任意嵌套
f"{f"{f"{value}"}"}"

• 推导式内联 (PEP 709)

# 性能提升的列表推导式
squares = [x * x for x in range(1000)]

• 并发与性能
  • 每个解释器独立的 GIL (PEP 684)
  • 低影响监控 API (PEP 669)
  • 缓冲协议可访问性 (PEP 688)

from collections.abc import Buffer

class MyBuffer:
    def __buffer__(self, flags: int) -> Buffer:
        # 实现缓冲区协议
        pass

• 标准库更新
  • itertools.batched() 新增

from itertools import batched

# 将元素分组为大小为3的元组
for batch in batched(range(10), 3):
    print(batch)  # (0, 1, 2), (3, 4, 5), (6, 7, 8), (9,)

• pathlib.Path 增强

from pathlib import Path

class CustomPath(Path):
    def custom_method(self):
        pass

# 新增 walk() 方法
for root, dirs, files in Path(".").walk():
    pass

• sqlite3 模块增强

import sqlite3

# 自动提交模式
conn = sqlite3.connect(":memory:", autocommit=True)

• 错误信息改进

  • NameError 提供更智能的建议
  • ImportError 提供更精确的导入建议
  • 改进的语法错误提示

• 性能优化

  • 推导式执行速度提升（最高2倍）
  • re.sub() 和 re.subn() 性能提升（2-3倍）
  • asyncio.Task 创建速度提升
  • tokenize 模块性能提升（最高64%）

• 弃用与移除

  • 计划在 3.13 中移除的模块：aifc、cgi、crypt 等
  • lib2to3 和 2to3 程序被弃用
  • 移除 asynchat 和 asyncore 模块
  • 移除 distutils 包

python 3.13 2024年10月7日

• 交互式解释器 (REPL) 增强
  • 基于 PyPy 代码的新 REPL
  • 多行编辑支持
  • 彩色提示符和回溯信息
  • 交互式帮助 (F1)
  • 历史记录浏览 (F2)
  • 粘贴模式 (F3)
  • 直接 REPL 命令支持

# 示例：新的 REPL 特性
>>> help  # 显示帮助信息
>>> exit  # 退出解释器
>>> # 支持多行编辑
... def hello():
...     print("Hello, World!")

• 错误信息改进
  • 彩色回溯信息（可通过环境变量控制）
  • 更智能的模块冲突提示
  • 关键字参数建议

# 示例：改进的错误提示
def greet(name, age):
    pass

# 旧版本
greet(nam="Alice")  # TypeError: greet() got an unexpected keyword argument 'nam'

# 新版本
greet(nam="Alice")  # TypeError: greet() got an unexpected keyword argument 'nam'. Did you mean 'name'?

• 实验性特性
  • 自由线程 CPython (PEP 703)

# 需要特殊构建和运行时标志
# 编译时：--enable-free-threading
# 运行时：PYTHON_GIL=0 或 -X gil=0

import threading

def worker():
    # 现在可以真正并行执行
    pass

threads = [threading.Thread(target=worker) for _ in range(4)]
for t in threads:
    t.start()

• 即时编译器 (JIT) (PEP 744)

# 需要特殊构建和运行时标志
# 编译时：--enable-experimental-jit
# 运行时：PYTHON_JIT=1

# JIT 会自动优化热点代码
def compute():
    result = 0
    for i in range(1000000):
        result += i
    return result

• 语言特性
  • locals() 确定性突变语义 (PEP 667)

def example():
    x = 1
    local_vars = locals()
    local_vars['x'] = 2  # 不会影响实际的 x
    print(x)  # 输出: 1

    # 使用 f_locals 进行可靠更新
    import sys
    frame = sys._getframe()
    frame.f_locals['x'] = 2  # 会更新 x
    print(x)  # 输出: 2

• 标准库更新
  • argparse 支持弃用选项

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('--old-option', 
                   help='Deprecated. Use --new-option instead.',
                   deprecated=True)

• base64 模块增强

import base64

# 新增 Z85 编码支持
data = b"Hello, World!"
encoded = base64.z85encode(data)
decoded = base64.z85decode(encoded)

• 性能优化

  • 标准库模块导入时间优化
  • textwrap.indent() 性能提升（约30%）
  • subprocess 模块优化

• 移除内容

  • 完成 PEP 594 "死电池"移除
    • aifc
    • cgi
    • crypt
    • nntplib
    • telnetlib 等19个模块
  • 移除 2to3 工具和 lib2to3 模块
  • 移除 tkinter.tix 模块
  • 移除 locale.resetlocale() 函数
  • 移除 typing.io 和 typing.re 命名空间
  • 移除链式 classmethod 描述符支持

• 移动平台支持

  • 新增 iOS 和 Android 的 Tier 3 级别支持