Python 3.9 新特性全面总结

发布时间：2020 年 10 月 5 日

官方文档：https://docs.python.org/zh-cn/3.9/whatsnew/3.9.html

一、重磅新语法

1. 字典合并运算符 `|` 和 `|=`（PEP 584）

终于不用再写 {**d1, **d2} 了！

python 复制代码

x = {"a": 1, "b": 2}
y = {"b": 99, "c": 3}

# 合并（新建字典，右侧优先）
z = x | y   # {'a': 1, 'b': 99, 'c': 3}

# 原地更新（类似 dict.update）
x |= y      # x 变为 {'a': 1, 'b': 99, 'c': 3}

注意：| 不修改原字典，|= 会修改左侧字典。

2. 内置类型直接用于类型标注（PEP 585）

以前写类型提示必须从 typing 导入 List、Dict 等大写版本，现在可以直接用内置类型：

python 复制代码

# 旧写法（3.8 及以前）
from typing import List, Dict, Tuple
def foo(names: List[str]) -> Dict[str, int]: ...

# 新写法（3.9+）
def foo(names: list[str]) -> dict[str, int]: ...

支持的类型包括：list、dict、tuple、set、frozenset，以及 queue.Queue 等标准库类型。

3. 字符串新增 `removeprefix` / `removesuffix`（PEP 616）

告别 lstrip 的误用，精准移除前缀/后缀：

python 复制代码

"Hello, World!".removeprefix("Hello, ")   # 'World!'
"Hello, World!".removesuffix(", World!")  # 'Hello'

# 如果前/后缀不存在，原样返回
"Python".removeprefix("Java")  # 'Python'

bytes、bytearray、collections.UserString 同样支持。

4. 装饰器语法放宽（PEP 614）

之前装饰器只能是简单的名称或属性访问，现在任意合法表达式都可以作为装饰器：

python 复制代码

# 现在合法了
button_list[0].clicked.connect
@button_list[0].clicked.connect
def slot(): ...

二、新增模块

1. `zoneinfo` --- 时区支持（PEP 615）

标准库终于内置了 IANA 时区数据库支持，不再需要第三方 pytz：

python 复制代码

from zoneinfo import ZoneInfo
from datetime import datetime

dt = datetime(2024, 6, 1, 12, tzinfo=ZoneInfo("Asia/Shanghai"))
print(dt)  # 2024-06-01 12:00:00+08:00

在没有系统时区数据的平台（如 Windows），可通过 pip install tzdata 安装数据包。

2. `graphlib` --- 拓扑排序

新增 graphlib.TopologicalSorter，用于有向无环图的拓扑排序，适合任务依赖调度等场景：

python 复制代码

from graphlib import TopologicalSorter

graph = {"D": {"B", "C"}, "C": {"A"}, "B": {"A"}}
ts = TopologicalSorter(graph)
print(list(ts.static_order()))  # ['A', 'C', 'B', 'D'] 或类似顺序

三、标准库改进（常用部分）

`math` 模块增强

python 复制代码

import math

math.gcd(12, 18, 24)      # 支持多个参数了，返回 6
math.lcm(4, 6, 10)        # 新增！最小公倍数，返回 60
math.nextafter(1.0, 2.0)  # 新增！返回 1.0 往 2.0 方向的下一个浮点数
math.ulp(1.0)             # 新增！返回浮点数的最小精度单位

`asyncio` 改进

新增 asyncio.to_thread()：将同步阻塞函数放到线程池执行，避免阻塞事件循环：

python 复制代码

import asyncio

def blocking_io():
    # 模拟耗时 IO
    ...

async def main():
    await asyncio.to_thread(blocking_io)

asyncio.wait_for() 超时取消行为更可靠
移除了 asyncio.Task.current_task() 和 asyncio.Task.all_tasks()（已在 3.7 弃用），请用 asyncio.current_task() 和 asyncio.all_tasks()

`typing` 模块

新增 typing.Annotated，可以为类型附加额外元数据（如校验规则、文档说明等）：

python 复制代码

from typing import Annotated

# 附加元数据，不影响运行时类型检查，供框架（如 FastAPI）使用
Positive = Annotated[int, "must be positive"]

`random` 模块

新增 random.randbytes(n)：生成 n 个随机字节：

python 复制代码

import random
random.randbytes(8)  # b'\x9f\x12...'

`pathlib` 模块

新增 Path.readlink()，读取符号链接目标路径（等价于 os.readlink()）。

`concurrent.futures` 改进

Executor.shutdown() 新增 cancel_futures=True 参数，可立即取消所有未开始的任务，不必等待它们完成。

`ipaddress` 模块

支持 IPv6 作用域地址（%scope_id 格式）
注意（3.9.5+） ：不再接受 IPv4 地址中带前缀零的写法（如 010.0.0.1），避免八进制歧义

四、解释器与性能优化

新 PEG 解析器（PEP 617）

CPython 从 LL(1) 解析器切换到基于 PEG 的新解析器，性能相当，但为未来新语法特性提供更大灵活性。Python 3.10 起旧解析器被彻底移除。

内置类型 vectorcall 加速

range、tuple、set、frozenset、list、dict 等内置类型通过 PEP 590 vectorcall 协议加速，函数调用开销更低。

其他优化

多线程信号处理优化：非主线程不再每条字节码都检查信号，减少不必要的中断
UTF-8 / ASCII 短字符串解码速度提升约 15%
ProcessPoolExecutor 工作进程按需创建，减少空闲进程的 CPU 浪费
垃圾回收不再因复活对象而阻塞其他不可达对象的回收

五、弃用警告（需要注意）

弃用内容	说明	替代方案
`collections.Mapping` 等别名	Python 3.9 是最后支持版本，3.10 移除	改用 `collections.abc.Mapping` 等
`parser` 和 `symbol` 模块	随旧解析器一起弃用	改用 `ast` 模块
`math.factorial(float)`	不再接受浮点数参数	传入整数
`asyncio.wait()` 传入协程对象	将在 3.11 移除	改传 Task 或 Future
`random.shuffle(x, random=...)`	`random` 参数弃用	直接调用 `random.shuffle(x)`
`lib2to3` 模块	发出 PendingDeprecationWarning	考虑 LibCST 或 parso
`GzipFile` 写入不指定 `mode`	未来默认改为读取	显式传入 `mode='wb'`

六、正式移除（升级必看）

这些 API 在 3.9 中已彻底删除，升级时需检查代码：

移除内容	替代方案
`array.tostring()` / `fromstring()`	`tobytes()` / `frombytes()`
`threading.Thread.isAlive()`	`is_alive()`
`base64.encodestring()` / `decodestring()`	`encodebytes()` / `decodebytes()`
`fractions.gcd()`	`math.gcd()`
`json.loads(encoding=...)`	直接传字符串，无需指定编码
`asyncio.Task.current_task()` / `all_tasks()`	`asyncio.current_task()` / `asyncio.all_tasks()`
`ElementTree.getchildren()` / `getiterator()`	`list(x)` / `x.iter()`
`sys.getcheckinterval()` / `setcheckinterval()`	`sys.getswitchinterval()` / `setswitchinterval()`
`_dummy_thread` / `dummy_threading` 模块	已无替代，直接移除
`with (await asyncio.lock):` 语法	`async with lock:`

七、其他值得关注的小变化

__main__.__file__ 改为绝对路径 ：python3 script.py 时 __file__ 不再是相对路径，os.chdir() 后仍然有效
sys.stderr 改为行缓冲：非交互模式下 stderr 不再是块缓冲，日志输出更及时
datetime.isocalendar() 返回 namedtuple ：可以用 .year、.week、.weekday 访问字段
logging.getLogger('root') 行为变化 ：现在返回真正的根日志器，而非名为 root 的普通日志器
Unicode 数据库升级到 13.0

总结

Python 3.9 的核心亮点：

| 字典合并运算符 --- 最受欢迎的语法糖之一
内置类型直接用于类型标注 --- 告别 from typing import List
str.removeprefix/removesuffix --- 简洁实用
zoneinfo 时区模块 --- 标准库终于有了靠谱的时区支持
PEG 解析器 --- 为未来语法扩展铺路

同时这也是 Python 2 兼容层的最后一个版本 ，collections.Mapping 等别名将在 3.10 彻底消失，建议尽早迁移。

参考：Python 3.9 官方文档 - What's New

内容由 AI 整理生成，内容仅供参考，请仔细甄别。

Python 3.9 新特性全面总结