Python3.9有什么新变化

Python版本特性

发布日期: 2020-10-15

更新日期: 2022-08-18

文章字数: 2.5k

阅读时长: 10 分

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Python 语言旨在使复杂任务变得简单，所以更新迭代的速度比较快，需要我们紧跟其步伐！

新版本的发布，总是会伴随着新特性和新功能的产生，我们在升级版本之前首先就是需要了解和属性这些要点，才可能会在之后的编程中灵活的使用到。迫不及待，蓄势待发，那现在就让我们开始吧！

Python3.9于2020年10月5日发布

1. PEP 584

新的语法特性：简化字典的更新操作

在新版的 Python 中，字典类新增了两个语法特性，分别是合并 (|) 与更新 (|=) 运算符，用于替代现有的 dict.update 和 {**d1, **d2} 字典的合并方法。当然，你也可以选择不适用，非强制。
如果我们想把字典 d 中 cheese 对应的值更新为字典 e 中 cheese 对应的值，在之前的方法中，我们可以使用 d.update(e) 来更新。除了通过 update 来更新之外，也可以通过 {**d, **e} 来更新。
- d.update(e) => 会修改字典 d 本身的值
- {**d, **e} => 不会修改字段 d/e 的值，会生成一个新的字典

>>> d = {'spam': 1, 'eggs': 2, 'cheese': 3}
>>> e = {'cheese': 'cheddar', 'aardvark': 'Ethel'}

# 按位或运算符实现合并
>>> d | e
{'spam': 1, 'eggs': 2, 'cheese': 'cheddar', 'aardvark': 'Ethel'}
>>> e | d
{'cheese': 3, 'aardvark': 'Ethel', 'spam': 1, 'eggs': 2}

# 合并后直接替换
>>> d |= e
>>> d
{'spam': 1, 'eggs': 2, 'cheese': 'cheddar', 'aardvark': 'Ethel'}

>>> e |= d
>>> e
{'cheese': 3, 'aardvark': 'Ethel', 'spam': 1, 'eggs': 2}

下面是，官方 PEP 中给出的参考实现示例，以及使用新语法特性的便捷和好处。

def __or__(self, other):
    if not isinstance(other, dict):
        return NotImplemented
    new = dict(self)
    new.update(other)
    return new

def __ror__(self, other):
    if not isinstance(other, dict):
        return NotImplemented
    new = dict(other)
    new.update(self)
    return new

def __ior__(self, other):
    dict.update(self, other)
    return self

# matplotlib/backends/backend_svg.py

# 没使用新语法
attrib = attrib.copy()
attrib.update(extra)
attrib = attrib.items()

# 使用新语法特性的好处
attrib = (attrib | extra).items()

2. PEP 585

新的语法特性：内置数据类型的类型提示

Python中类型提示的当前状态是随着时间的推移对注释和类型进行了许多添加和修改的累积结果

这个 PEP 提议，支持类型模块中当前可用的所有标准集合中的泛型语法，即 Python 3.9 启用了 typing 模块提供的所有标准集合中对泛型语法的支持。

>>> list[str]
list[str]
>>> type(list[str])
types.GenericAlias

>>> tuple[int, ...]
tuple[int, ...]
>>> type(tuple[int, ...])
types.GenericAlias

>>> ChainMap[str, list[str]]
collections.ChainMap[str, list[str]]
>>> type(ChainMap[str, list[str]])
types.GenericAlias

>>> l = list[str]()
[]

>>> list is list[str]
False

>>> list == list[str]
False

>>> list[str] == list[str]
True

>>> list[str] == list[int]
False

这里需要注意的是，这里的类型提示并不是强制的，即使给的值不是正确的，也不会报错。如果需要强制检测的话，我们可以使用 mypy 工具。

>>> isinstance([1, 2, 3], list[str])
TypeError: isinstance() arg 2 cannot be a parameterized generic

>>> issubclass(list, list[str])
TypeError: issubclass() arg 2 cannot be a parameterized generic

>>> isinstance(list[str], types.GenericAlias)
True

在类型标注中，现在我们可以使用内置多项集类型，例如 list 和 dict 作为通用类型，而不必从 typing 模块中导入对应的大写形式类型名(例如 List 和 Dict)。标准库中的其他一些类型现在同样也是通用的，例如 queue.Queue。

# 设置字典中使用类型提示
person: dict = {'name': 'Tom', 'age': 1}

# 可以在函数定义时限定传入类型(列表)
def greet_all(names: list[str]) -> None:
    for name in names:
        print("Hello", name)

# 可以在函数定义时限定传入类型(字典)
def find(haystack: dict[str, list[int]]) -> int:
    ...

3. PEP 614

新的语法特性：放宽对装饰器的语法限制

以往装饰器(decorator)必须是命名的调用对象，通常是用函数或类定义的。因为使用不多的原因，大多数人并不认为旧的装饰器语法具有限制性。而在 PEP 614 中允许装饰器成为任何可调用的表达式。
在 PyQT 中使用 signals 和 slots 来连接各个组件(回调方式)，我们可以执行如下代码，将按钮的单击信号连接到插槽 say_hello() 这个函数。当用户点击之后，就会触发函数执行对应语句。

button = QPushButton("Say hello")

@button.clicked.connect
def say_hello():
    message.setText("Hello, World!")

假设现在我定义了多个按钮，为了方便管理和控制，把它们存储在一个字典中。但是，这样怎么使用装饰器将按钮和对应函数相关联呢？因为在早期的版本中，使用装饰符时不能使用方括号访问对应项的，所以需要将代码改造成如下方式来完成任务。

# 设置多按钮字典
buttons = {
    "hello": QPushButton("Say hello"),
    "leave": QPushButton("Goodbye"),
    "calculate": QPushButton("3 + 9 = 12"),
}

# 绑定按钮和对应函数
hello_button = buttons["hello"]
@hello_button.clicked.connect
def say_hello():
    message.setText("Hello, World!")

在 Python 3.9 中，这些限制被取消了，可以使用任何表达式，包括一个访问字典中的条目。这样，上面的任务就变得简单多了。

# 在装饰器中使用方括号访问对应项
@buttons["hello"].clicked.connect
def say_hello():
    message.setText("Hello, World!")

虽然这不是一个很大的改变，但是它允许我们在少数情况下编写更简洁的代码。扩展语法，还使得在运行时动态选择装饰器变得更加容易。下面这个示例中，normal 装饰器不会改变函数的直接输出对应内容，而 @whisper 和 @shout 装饰器会使函数返回的任何文本变成大写或小写。可以在字典中存储对这些 decorator 的引用，然后获取用户输入执行对应函数。

import functools

def normal(func):
    return func

def shout(func):
    @functools.wraps(func)
    def shout_decorator(*args, **kwargs):
        return func(*args, **kwargs).upper()
    return shout_decorator

def whisper(func):
    @functools.wraps(func)
    def whisper_decorator(*args, **kwargs):
        return func(*args, **kwargs).lower()
    return whisper_decorator


DECORATORS = {"normal": normal, "shout": shout, "whisper": whisper}
voice = input(f"Choose your voice ({', '.join(DECORATORS)}): ")

@DECORATORS[voice]
def get_story():
    ...

print(get_story())

4. PEP 616

新的内置特性：新增移除前缀和后缀的字符串方法

在新版中，增加了 str.removeprefix(prefix) 和 str.removesuffix(suffix) 用于方便地从字符串移除不需要的前缀或后缀。也增加了 bytes, bytearray 以及 collections.UserString 的对应方法。
- str.removeprefix(prefix) => 删除字符串前缀
- str.removesuffix(suffix) => 删除字符串后缀
当然，同时也增加了 bytes、bytearray 以及 collections.UserString 的对应方法。

# find_recursionlimit.py

# 没使用新特性
if test_func_name.startswith("test_"):
    print(test_func_name[5:])
else:
    print(test_func_name)

# 使用新特性的好处
print(test_func_name.removeprefix("test_"))

# cookiejar.py

# 没使用新特性
def strip_quotes(text):
    if text.startswith('"'):
        text = text[1:]
    if text.endswith('"'):
        text = text[:-1]
    return text

# 使用新特性的好处
def strip_quotes(text):
    return text.removeprefix('"').removesuffix('"')

下面是，官方 PEP 中给出的参考实现示例。

def removeprefix(self: str, prefix: str, /) -> str:
    if self.startswith(prefix):
        return self[len(prefix):]
    else:
        return self[:]

def removesuffix(self: str, suffix: str, /) -> str:
    # suffix='' should not call self[:-0].
    if suffix and self.endswith(suffix):
        return self[:-len(suffix)]
    else:
        return self[:]

5. PEP 615

新的库模块：IANA 时区数据库现在已包含于标准库的 zoneinfo 模块

新版本中，新增的 zoneinfo 模块为标准库引入了 IANA 时区数据库，其添加的 zoneinfo.ZoneInfo 类是一个基于系统时区数据的实体 datetime.tzinfo 实现。我们在之前编写代码的时候，如果需要获取某个地方的时区，需要借助于第三方库 pytz 来完成。而在 Python 3.9 中内置了时区获取的库 zoneinfo。

>>> from zoneinfo import ZoneInfo
>>> from datetime import datetime, timedelta

>>> # 夏令时
>>> dt = datetime(2020, 10, 31, 12, tzinfo=ZoneInfo("America/Los_Angeles"))
>>> print(dt)
2020-10-31 12:00:00-07:00
>>> dt.tzname()
'PDT'

>>> # 标准时间
>>> dt += timedelta(days=7)
>>> print(dt)
2020-11-07 12:00:00-08:00
>>> print(dt.tzname())
PST

6. graphlib

新的库模块：图的拓扑排序实现现在已由新的 graphlib 模块提供

添加了新的 graphlib 模块，其中包含 graphlib.TopologicalSorter 类来提供图的拓扑排序功能。

>>> graph = {"D": {"B", "C"}, "C": {"A"}, "B": {"A"}}
>>> ts = TopologicalSorter(graph)
>>> tuple(ts.static_order())
('A', 'C', 'B', 'D')

7. Note

主要记录语法等的变更新和说明

[1] 标准库中的新特性

优化 str.replace 方法输出方式。
在 math 库中新增最大公约数与最小公倍数方法。
添加了 os.pidfd_open() 以允许不带竞争和信号的进程管理。

# 之前版本："".replace("",s,n)返回空字符串
>>> "".replace("", "log")                                                                                             │
'log'
>>> "".replace("", "log", 1)                                                                                          │
''

# 现在版本： "".replace("",s,n)将返回s的值
>>> "".replace("", "log")
'log'
>>> "".replace("", "log", 1)
'log'

[2] 解释器的改进

从 C 扩展类型的方法快速访问模块状态
许多 Python 内置类型，如 range, tuple, set, list, dict 通过使用 vectorcall 使效率提升。
垃圾回收不会因恢复的对象而阻塞，即进行某些复活对象的收集时，不会阻止对所有仍然无法访问对象的收集。
CPython 使用基于 PEG 的新解析器来替代 LL，新解析器的性能与旧解析器大致相当但其语法特性更加灵活。

# 使用旧的解释器LL
$ python3.9 -X oldparser test.py
$ PYTHONOLDPARSER=1 python3.9 test.py

[3] 性能改进

优化了多线程应用中的信号处理。
浮点数运算中的 floor division 现在会有更好的性能。
__import__() 现在会引发 ImportError 而不是 ValueError。
当另一集合远大于基础集合的情况下优化了 difference_update() 的性能。
使用 UTF-8 和 ascii 编解码器解码短 ASCII 字符串现在会加快大约 15%。
优化了在推导式中为临时变量赋值的惯用方式，即推导式 for y in [expr] 会与赋值语句 y = expr 一样快。

# 不同于 := 运算符，这个惯用方式不会使变量泄露到外部作用域中
sums = [s for s in [0] for x in data for s in [s + x]]

[4] 更新纪要

在 PEP 602 中，CPython 发布进程采用年度发布周期(每年都会看到 Python 的新版本)。

Python发布时间表将从18个月的发布时间表切换到12个月

8. Links

送人玫瑰，手有余香！

Escape

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Python3.9有什么新变化

1. PEP 584

2. PEP 585

3. PEP 614

4. PEP 616

5. PEP 615

6. graphlib

7. Note

8. Links

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