频繁演进的需求

为了保持相关性和有用性，Python 必须频繁演进；一些增强功能需要不兼容的更改。任何不兼容的更改都可能破坏未知数量的 Python 项目。开发者可能会因此决定不实现某个功能。

用户希望获得最新的 Python 版本以获得新功能和更好的性能。一些不兼容的更改可能会阻止他们在使用最新的 Python 版本上运行他们的应用程序。

本 PEP 提议添加对旧 Python 版本的部分兼容性，作为权衡以适应这两种用例。

从 Python 2 迁移到 Python 3 的主要问题不在于 Python 3 不向后兼容，而在于不兼容更改的引入方式。

部分兼容性以最大程度地减少 Python 的维护负担

虽然从技术上讲可以为旧 Python 版本提供完整的兼容性，但本 PEP 提议最小化处理向后兼容性的函数数量，以减少 Python 项目（CPython）的维护负担。

每项引入对函数进行向后兼容性支持的更改都应经过充分讨论，以评估长期维护成本。

向后兼容性代码将在每个 Python 版本发布时被删除，按具体情况处理。每个兼容性函数可以支持不同数量的 Python 版本发布，具体取决于其维护成本和删除该功能时预期的风险（受影响的项目数量）。

维护成本不仅来自实现向后兼容性的代码，还来自额外的测试。

不兼容的向后兼容性的情况

当调用 sys.set_python_compat_version() 时，任何兼容性代码的性能开销必须很低。

C API 不在此 PEP 的范围内：Py_LIMITED_API 宏和稳定的 ABI 通过不同的方式解决了这个问题，请参阅 PEP 384：定义稳定的 ABI。

故意破坏向后兼容性的安全修复程序将不会有兼容性层；安全比兼容性更重要。例如，http.client.HTTPSConnection 在 Python 3.4.3 中进行了修改，默认执行所有必要的证书和主机名检查。这是由 PEP 476：为标准库 http 客户端启用证书验证（默认）（bpo-22417）驱动的故意更改。

Python 语言不提供向后兼容性。

不明确不兼容的更改不在本 PEP 的讨论范围内。例如，Python 3.9 将 pickle 模块的默认协议更改为协议 4，该协议最早在 Python 3.4 中引入。此更改与 Python 3.4 向后兼容。当请求与 Python 3.8 兼容时，无需默认使用协议 3。

Python 3.9 中新的 DeprecationWarning 和 PendingDeprecatingWarning 警告在 Python 3.8 兼容模式下不会被禁用。如果项目使用 -Werror（将任何警告视为错误）运行其测试套件，则必须修复这些警告，或逐例忽略特定的弃用警告。

将项目升级到更新的 Python 版本

没有向后兼容性，所有不兼容的更改都必须一次性修复，这可能是一个阻塞问题。当一个项目升级到比旧 Python 版本晚多个版本的更新 Python 版本时，情况会更糟。

推迟升级只会使情况变得更糟：跳过的每个版本都会增加更多不兼容的更改。技术债务只会随着时间的推移而稳步增加。

有了向后兼容性，就可以在项目中逐步升级 Python，而无需一次性修复所有问题。

“全有或全无”是迁移大型 Python 2 代码库到 Python 3 的一个绊脚石。Python 2 和 Python 3 之间不兼容更改的列表很长，并且随着每个 Python 3.x 版本的发布而增长。

清理 Python 和 DeprecationWarning

《Python 之禅》（PEP 20）的座右铭之一是：

应该有一个–而且最好只有一个–显而易见的方法来做到这一点。

当 Python 演进时，新的方法不可避免地会出现。DeprecationWarning 被发出以建议使用新的方法，但许多开发者会忽略这些警告，因为它们默认是静默的（除了在 __main__ 模块中：请参阅 PEP 565）。一些开发者在警告过多时干脆忽略所有警告，因此只在已弃用代码被删除时才会关心异常。

有时，同时支持两种方式的维护成本很小，但开发者宁愿放弃旧的方式来清理他们的代码。这些更改属于不兼容的向后更改。

一些开发者可以将 Python 2 支持的结束作为机会，推出比平时更多的非兼容性更改。

添加选择性的向后兼容性可以防止应用程序中断，并允许开发人员继续进行这些清理工作。

重新分配维护负担

向后兼容性使得不兼容更改的作者更多地参与到升级路径中。

collections ABC 别名

collections.abc 对 ABC 类的别名已从 Python 3.9 的 collections 模块中移除，在此之前已从 Python 3.3 开始弃用。例如，collections.Mapping 不再存在。

在 Python 3.6 中，通过 from _collections_abc import * 在 collections/__init__.py 中创建了别名。

在 Python 3.7 中，在 collections 模块中添加了一个 __getattr__()，以便在第一次访问属性时发出 DeprecationWarning。

def __getattr__(name):
    # For backwards compatibility, continue to make the collections ABCs
    # through Python 3.6 available through the collections module.
    # Note: no new collections ABCs were added in Python 3.7
    if name in _collections_abc.__all__:
        obj = getattr(_collections_abc, name)
        import warnings
        warnings.warn("Using or importing the ABCs from 'collections' instead "
                      "of from 'collections.abc' is deprecated since Python 3.3, "
                      "and in 3.9 it will be removed.",
                      DeprecationWarning, stacklevel=2)
        globals()[name] = obj
        return obj
    raise AttributeError(f'module {__name__!r} has no attribute {name!r}')

通过在向后兼容性被请求时，添加回 __getattr__() 函数，可以在 Python 3.9 中恢复与 Python 3.8 的兼容性，但这仅在请求向后兼容性时才有效。

def __getattr__(name):
    if (sys.get_python_compat_version() < (3, 9)
       and name in _collections_abc.__all__):
        ...
    raise AttributeError(f'module {__name__!r} has no attribute {name!r}')

已弃用的 open() “U” 模式

open() 的 "U" 模式自 Python 3.4 起已被弃用并发出 DeprecationWarning。bpo-37330 提议删除此模式：open(filename, "rU") 将引发异常。

此更改属于“清理”类别：它不是实现某个功能所必需的。

向后兼容模式易于实现，并且会受到用户的欢迎。

sys 函数

向 sys 模块添加 3 个函数

• sys.set_python_compat_version(version)：设置 Python 兼容性版本。如果之前已调用过，则使用请求版本的最小值。如果调用了 sys.set_python_min_compat_version(min_version) 且 version < min_version，则引发异常。version 必须大于或等于 (3, 0)。
• sys.set_python_min_compat_version(min_version)：设置**最低**兼容性版本。如果之前调用了 sys.set_python_compat_version(old_version) 且 old_version < min_version，则引发异常。min_version 必须大于或等于 (3, 0)。
• sys.get_python_compat_version()：获取 Python 兼容性版本。返回一个包含 3 个整数的 tuple。

version 必须是包含 2 或 3 个整数的元组。(major, minor) 版本等同于 (major, minor, 0)。

默认情况下，sys.get_python_compat_version() 返回当前的 Python 版本。

例如，请求与 Python 3.8.0 兼容

import collections

sys.set_python_compat_version((3, 8))

# collections.Mapping alias, removed from Python 3.9, is available
# again, even if collections has been imported before calling
# set_python_compat_version().
parent = collections.Mapping

显然，调用 sys.set_python_compat_version(version) 对调用之前的代码没有影响。使用 -X compat_version=VERSION 命令行选项或 PYTHONCOMPATVERSIONVERSION=VERSION 环境变量可以在 Python 启动时设置兼容性版本。

命令行

添加 -X compat_version=VERSION 和 -X min_compat_version=VERSION 命令行选项：分别调用 sys.set_python_compat_version() 和 sys.set_python_min_compat_version()。 VERSION 是一个包含 2 或 3 个数字（major.minor.micro 或 major.minor）的版本字符串。例如，-X compat_version=3.8 调用 sys.set_python_compat_version((3, 8))。

添加 PYTHONCOMPATVERSIONVERSION=VERSION 和 PYTHONCOMPATMINVERSION=VERSION=VERSION 环境变量：分别调用 sys.set_python_compat_version() 和 sys.set_python_min_compat_version()。 VERSION 是一个格式与命令行选项相同的版本字符串。

为每次不兼容的更改提供变通方法

应用程序可以处理影响到它的绝大多数不兼容更改。

例如，可以使用以下方法恢复 collections 别名：

import collections.abc
collections.Mapping = collections.abc.Mapping
collections.Sequence = collections.abc.Sequence

在解析器中处理向后兼容性

修改了解析器以支持多个 Python 语言版本（语法）。

当前的 Python 解析器不易于为此进行修改。AST 和语法被硬编码为单一 Python 版本。

在 Python 3.8 中，compile() 有一个未文档化的 _feature_version 参数，用于不将 async 和 await 视为关键字。

最新的主要语言向后不兼容更改是 Python 3.7，它将 async 和 await 变为真正的关键字。似乎只有 Twisted 受到了影响，并且 Twisted 有一个受影响的函数（它使用了一个名为 async 的参数）。

在解析器中处理向后兼容性似乎相当复杂，不仅要修改解析器，还要让开发者检查正在使用的 Python 语言版本。

from __future__ import python35_syntax

async = 1
await = 2

暂时禁止不兼容的更改

2009 年，PEP 3003 “Python 语言暂停”提议对 Python 3.1 和 Python 3.2 的 Python 语言语法、语义和内置函数进行临时暂停（ moratorium）。

2018 年 5 月，在 PEP 572 的讨论期间，还提议放慢 Python 的变化：请参阅 python-dev 邮件列表 Slow down…

Barry Warsaw 的评论:

我认为 Python 在未来 10 年内保持相关性和可用性的方式是停止所有语言演进。谁知道 5 年后，甚至 10 年后，计算格局会是什么样子？像 10 年暂停这样任意的事情（再次， IMHO）对这门语言来说是判了死刑。

PEP 387

PEP 387 – 向后兼容策略 提出了一种进行不兼容更改的流程。要点是流程的第 4 步：

查看是否有任何反馈。未参与最初讨论的用户现在可以看到警告后发表评论。也许会重新考虑。

PEP 497

PEP 497 – 标准的向后兼容机制 提出提供向后兼容性的不同解决方案。

除了 __past__ 机制的想法之外，PEP 497 没有提出具体的解决方案。

当对核心语言语法或语义进行不兼容更改时，Python-dev 的政策是优先并期望在可能的情况下，在默认采用破坏性更改后，为未来的 Python 版本考虑并提供向后兼容性机制，此外还提供向前兼容性机制，例如新的 future_statements。

Python 3.8

Python 3.8 不兼容更改的示例

• (在 beta 阶段) PyCode_New() 需要一个新参数：这破坏了所有 Cython 扩展（所有分发预编译 Cython 代码的项目）。此更改在 3.8 beta 阶段被撤销，并添加了一个新的 PyCode_NewWithPosOnlyArgs() 函数。
• types.CodeType 需要一个额外的强制参数。添加了 CodeType.replace() 函数以帮助项目不再依赖 CodeType 构造函数的精确签名。
• C 扩展不再链接到 libpython。
• sys.abiflags 从 'm' 更改为空字符串。例如，python3.8m 程序已消失。
• C 结构 PyInterpreterState 被设为不透明。
  • Blender
    • https://bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=1734980#c6
    • https://developer.blender.org/D6038
• XML 属性顺序：bpo-34160。受影响的项目
  • coverage
  • docutils
  • pcs
  • python-glyphsLib

无法为所有这些更改添加向后兼容性。例如，C API 和构建系统中的更改不在本 PEP 的范围内。

有关所有更改，请参阅 Python 3.8 中的新增内容：API 和功能移除。

另请参阅 Python 3.8 移植到 Python 3.8 部分。

Python 3.7

Python 3.7 不兼容更改的示例

• async 和 await 现在是保留关键字。
• 移除了几个未文档化的内部导入。一个例子是 os.errno 不再可用；请直接使用 import errno。请注意，此类未文档化的内部导入随时可能在没有任何通知的情况下被移除，即使是在微版本发布中。
• 在 re.sub() 的替换模板中，由 '\' 和 ASCII 字母组成的未知转义在 Python 3.5 中已被弃用，现在将导致错误。
• 已移除 asyncio.windows_utils.socketpair() 函数：它是 socket.socketpair() 的别名。
• asyncio 不再将 selectors 和 _overlapped 模块导出为 asyncio.selectors 和 asyncio._overlapped。请将 from asyncio import selectors 替换为 import selectors。
• Python 3.7 中对所有代码启用了 PEP 479，这意味着在协程和生成器中直接或间接引发的 StopIteration 异常会被转换为 RuntimeError 异常。
• socketserver.ThreadingMixIn.server_close() 现在会等待所有非守护线程完成。将新的 block_on_close 类属性设置为 False 以获得 3.7 之前的行为。
• struct.Struct.format 的类型现在是 str 而不是 bytes。
• datetime.timedelta 的 `repr` 已更改，在输出中包含关键字参数。
• tracemalloc.Traceback 帧现在从最旧到最新排序，以与 traceback 保持一致。

为这些更改中的大部分添加向后兼容性将是容易的。

另请参阅 Python 3.7 移植到 Python 3.7 部分。

微版本发布

有时，不兼容的更改会在微版本发布（major.minor.micro 中的 micro）中引入，以修复错误或安全漏洞。示例包括：

• Python 3.7.2，compileall 和 py_compile 模块：*invalidation_mode* 参数的默认值更新为 None；*SOURCE_DATE_EPOCH* 环境变量不再覆盖 *invalidation_mode* 参数的值，而是决定其默认值。
• Python 3.7.1，xml 模块：SAX 解析器默认不再处理通用外部实体，以提高默认安全性。
• Python 3.5.2，os.urandom()：在 Linux 上，如果 getrandom() 系统调用阻塞（urandom 熵池尚未初始化），则回退到读取 /dev/urandom。
• Python 3.5.1，sys.setrecursionlimit()：如果新的限制在当前递归深度下太低，现在会引发 RecursionError 异常。
• Python 3.4.4，ssl.create_default_context()：RC4 已从默认密码字符串中删除。
• Python 3.4.3，http.client：HTTPSConnection 默认执行所有必要的证书和主机名检查。
• Python 3.4.2，email.message：EmailMessage.is_attachment() 现在是方法而不是属性，与 Message.is_multipart() 保持一致。
• Python 3.4.1，os.makedirs(name, mode=0o777, exist_ok=False)：在 Python 3.4.1 之前，如果 *exist_ok* 为 True 且目录存在，makedirs() 仍然会在 *mode* 与现有目录的模式不匹配时引发错误。由于这种行为无法安全实现，因此在 Python 3.4.1 中将其移除（bpo-21082）。

在微版本发布中引入的非向后不兼容更改的示例

• ssl.OP_NO_TLSv1_3 常量已添加到 2.7.15、3.6.3 和 3.7.0 中，以与 OpenSSL 1.0.2 向后兼容。
• typing.AsyncContextManager 已添加到 Python 3.6.2 中。
• 自 Python 3.6.2 起，zipfile 模块接受类路径对象。
• asyncio 模块中的 loop.create_future() 已添加到 Python 3.5.2 中。

这些类型的更改不需要向后兼容代码。