频繁演进的必要性

为了保持相关性和实用性，Python 必须频繁发展；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。开发人员可以决定由于此原因而不实现某个功能。

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最新的 Python 版本上使用其应用程序。

本 PEP 提出添加对旧 Python 版本的部分兼容性作为折衷方案以满足这两种用例。

从 Python 2 迁移到 Python 3 的主要问题不是 Python 3 向后不兼容，而是如何引入不兼容的更改。

部分兼容性以最大程度减少 Python 维护负担

虽然从技术上讲可以提供与旧 Python 版本的完全兼容性，但本 PEP 提出将处理向后兼容性的函数数量降到最低，以减少 Python 项目 (CPython) 的维护负担。

每个引入向后移植兼容性到函数的更改都应得到适当的讨论，以估计长期的维护成本。

向后兼容性代码将在每个 Python 版本中逐案删除。每个兼容性函数可以根据其维护成本和估计的风险（如果删除，则损坏的项目数量）支持不同的 Python 版本数量。

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。

排除在向后兼容性之外的情况

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

C API 不在本文档的范围内：Py_LIMITED_API 宏和稳定的 ABI 以不同的方式解决此问题，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获得兼容性层；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，以默认执行所有必要的证书和主机名检查。这是一项由 PEP 476：为标准库 http 客户端默认启用证书验证 (bpo-22417) 推动的故意更改。

Python 语言不提供向后兼容性。

本文档不涵盖不明显不兼容的更改。例如，Python 3.9 将 pickle 模块中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 及更高版本向后兼容。当请求与 Python 3.8 的兼容性时，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，或者必须在逐案基础上忽略特定的弃用警告。

将项目升级到更新的 Python

如果没有向后兼容性，则必须立即修复所有不兼容的更改，这可能是一个障碍问题。当项目升级到从旧 Python 分隔多个版本的较新 Python 时，情况甚至更糟。

推迟升级只会使情况变得更糟：每个跳过的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，就可以在项目中增量升级 Python，而无需立即修复所有问题。

“非此即彼” 是将大型 Python 2 代码库移植到 Python 3 的一个障碍。Python 2 和 Python 3 之间的不兼容更改列表很长，并且随着每个 Python 3.x 版本的发布而变得越来越长。

清理 Python 和 DeprecationWarning

Python 之禅 (PEP 20) 的座右铭之一是

应该有一种——最好只有一种——显而易见的方法来做到这一点。

当 Python 演进时，不可避免地会出现新的方法。DeprecationWarning 用于建议使用新方法，但许多开发人员忽略了这些警告，这些警告默认情况下是静默的（除了 __main__ 模块：请参阅 PEP 565）。当警告过多时，一些开发人员只是忽略所有警告，因此只有在删除已弃用的代码时才关心异常。

有时，支持这两种方法的维护成本很低，但开发人员更愿意放弃旧方法来清理代码。这些类型的更改向后不兼容。

一些开发人员可以将 Python 2 支持的结束作为机会，推动比平时更多的不兼容更改。

添加可选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

向后兼容性使不兼容更改的作者更多地参与了升级路径。

collections ABC 别名

collections.abc 到 ABC 类的别名已从 Python 3.9 中的 collections 模块中删除，此前自 Python 3.3 以来一直处于弃用状态。例如，collections.Mapping 不再存在。

在 Python 3.6 中，别名是通过 from _collections_abc import * 在 collections/__init__.py 中创建的。

在 Python 3.7 中，已向 collections 模块添加了 __getattr__() 以在首次访问属性时发出 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}')

可以通过添加回 __getattr__() 函数来恢复 Python 3.9 中与 Python 3.8 的兼容性，但仅在请求向后兼容性时。

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 以来已弃用，并发出 DeprecationWarning。 bpo-37330 提出删除此模式：open(filename, "rU") 将引发异常。

此更改属于“清理”类别：不需要实现功能。

向后兼容模式将很容易实现，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 兼容版本。如果之前已调用过，则使用请求版本的最小值。如果已调用 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)：设置最小兼容版本。如果之前已调用 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 兼容版本。返回一个包含 3 个整数的 tuple。

version 必须是包含 2 个或 3 个整数的元组。(major, minor) 版本等效于 (major, minor, 0)。

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

例如，要请求与 Python 3.8.0 的兼容性

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) 对调用之前执行的代码没有影响。使用 -X compat_version=VERSION 命令行选项或 PYTHONCOMPATVERSIONVERSION=VERSION 环境变量在 Python 启动时设置兼容版本。

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 个数字的版本字符串（major.minor.micro 或 major.minor）。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 是一个与命令行选项格式相同的版本字符串。

为每个不兼容的更改提供解决方法

应用程序可以解决大多数影响它的不兼容更改。

例如，可以使用以下方法添加回 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

解析器已修改以支持多个版本的 Python 语言（语法）。

当前的 Python 解析器不容易为此修改。AST 和语法被硬编码到单个 Python 版本中。

在 Python 3.8 中，compile() 具有一个未公开的 _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，它使 async 和 await 成为真正的关键字。似乎 Twisted 是唯一受影响的项目，并且 Twisted 只有一个受影响的函数（它使用了名为 async 的参数）。

在解析器中处理向后兼容性似乎非常复杂，不仅要修改解析器，还要让开发人员检查使用的是哪个版本的 Python 语言。

from __future__ import python35_syntax

async = 1
await = 2

不兼容更改的临时暂停

2009 年，PEP 3003“Python 语言暂停”提议对 Python 3.1 和 Python 3.2 的所有 Python 语言语法、语义和内置函数的更改进行临时暂停（暂停）。

2018 年 5 月，在 PEP 572 讨论期间，也有人提议放慢 Python 更改的速度：请参阅 python-dev 线程 Slow down…

Barry Warsaw 对此的呼吁:

我不认为 Python 在未来 10 年保持相关性和实用性的方法是停止所有语言发展。谁知道 5 年后，更不用说 10 年后的计算环境会是什么样子？像 10 年的暂停这样武断的事情（再次，恕我直言）是对这种语言的死刑判决。

PEP 387

PEP 387 – 向后兼容性策略 提出了进行不兼容更改的过程。重点是该过程的第 4 步

查看是否有反馈。在看到警告后，未参与原始讨论的用户现在可以发表评论。也许可以重新考虑。

PEP 497

PEP 497 – 向后兼容的标准机制 提出了提供向后兼容性的不同解决方案。

除了 __past__ 机制的想法外，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 的策略是优先考虑并期望在默认情况下采用破坏性更改后的未来 Python 版本中考虑并提供向后兼容机制（只要有可能），此外还提供任何为向前兼容性提出的机制，例如新的 future_statements。

Python 3.8

Python 3.8 不兼容更改的示例

• （在测试版阶段）PyCode_New() 需要一个新参数：它破坏了所有 Cython 扩展（所有分发预编译 Cython 代码的项目）。此更改已在 3.8 测试版阶段恢复，并添加了一个新的 PyCode_NewWithPosOnlyArgs() 函数。
• types.CodeType 需要一个额外的必填参数。添加了 CodeType.replace() 函数来帮助项目不再依赖于 CodeType 构造函数的确切签名。
• C 扩展不再链接到 libpython。
• sys.abiflags 从 'm' 更改为空字符串。例如，python3.8m 程序消失了。
• C 结构 PyInterpreterState 变成了不透明的。
  • Blender
    • https://bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=1734980#c6
    • https://developer.blender.org/D6038
• XML 属性顺序：bpo-34160。已损坏的项目
  • 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超出了本 PEP 的范围。

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

另请参阅 Python 3.8 中的新增功能的 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。
• 删除了一些未公开的内部导入。一个例子是 os.errno 不再可用；请直接使用 import errno。请注意，此类未公开的内部导入可能会在任何时候被删除，恕不另行通知，即使是在微版本发布中也是如此。
• 在 re.sub() 的替换模板中，由 '\' 和 ASCII 字母组成的未知转义字符在 Python 3.5 中已弃用，现在将导致错误。
• asyncio.windows_utils.socketpair() 函数已被删除：它是 socket.socketpair() 的别名。
• asyncio 不再将 selectors 和 _overlapped 模块导出为 asyncio.selectors 和 asyncio._overlapped。将 from asyncio import selectors 替换为 import selectors。
• PEP 479 已在 Python 3.7 中的所有代码中启用，这意味着在协程和生成器中直接或间接引发的 StopIteration 异常将转换为 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 类型现在是 str 而不是 bytes。
• datetime.timedelta 的 repr 已更改，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。

为大多数这些更改添加向后兼容性很容易。

另请参阅 Python 3.7 新特性中的 移植到 Python 3.7 部分。

微版本

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

• 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，而是确定其默认值。
• Python 3.7.1，xml 模块：SAX 解析器默认不再处理通用外部实体，以默认提高安全性。
• 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()：如果新限制在当前递归深度过低，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 现在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，以与 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，如果 mode 与现有目录的模式不匹配，makedirs() 仍会引发错误。由于此行为无法安全地实现，因此在 Python 3.4.1 中已将其删除（bpo-21082）。

微版本中进行的不会导致向后不兼容的更改示例

• ssl.OP_NO_TLSv1_3 常量已添加到 2.7.15、3.6.3 和 3.7.0，以向后兼容 OpenSSL 1.0.2。
• typing.AsyncContextManager 已添加到 Python 3.6.2。
• zipfile 模块自 Python 3.6.2 起接受路径类对象。
• loop.create_future() 已在 Python 3.5.2 中的 asyncio 模块中添加。

对于此类更改，不需要向后兼容代码。