Các nhà phát triển Python từ lâu đã tìm cách giảm thời gian khởi động ứng dụng, đặc biệt là cho các dự án lớn với nhiều phụ thuộc. Những nỗ lực bền bỉ của cộng đồng giờ đây đã đơm hoa kết trái với PEP 810, Explicit lazy imports (Nhập khẩu lười biếng rõ ràng), vừa được Hội đồng Chỉ đạo Python chấp thuận. Đây là một cột mốc quan trọng sau những nỗ lực trước đó, bao gồm cả PEP 690 đã bị từ chối, chứng minh cam kết của cộng đồng Python trong việc giải quyết các điểm nghẽn hiệu suất trong khi vẫn duy trì sự ổn định của ngôn ngữ.
Hành Trình Dài Đến Với Nhập Khẩu Lười Biếng
Hành trình triển khai tính năng nhập khẩu lười biếng trong Python đã được ấp ủ trong nhiều năm. Nhiều phương pháp tiếp cận đã được khám phá, bao gồm các giải pháp của bên thứ ba và các bản fork CPython triển khai phiên bản nhập khẩu lười biếng của riêng họ. Việc chấp thuận PEP 810 đại diện cho một giải pháp được cân nhắc kỹ lưỡng, xây dựng dựa trên công việc trước đó đồng thời giải quyết các lo ngại về khả năng dự đoán và bảo trì mã. Hội đồng Chỉ đạo Python đã phê duyệt đề xuất một cách thống nhất, ghi nhận rằng đây là tính năng mà rất nhiều người trong cộng đồng Python mong muốn từ lâu và cách triển khai này đã đạt được sự cân bằng chính xác.
Cách Thức Hoạt Động Của Nhập Khẩu Lười Biếng
Triển khai mới giới thiệu một từ khóa mềm lazy có thể đứng trước các câu lệnh nhập khẩu, thay đổi thời điểm các mô-đun thực sự được tải. Thay vì tải tất cả các mô-đun ngay lập tức khi một tập lệnh bắt đầu, nhập khẩu lười biếng trì hoãn việc tải cho đến khi mô-đun hoặc thuộc tính được nhập khẩu được truy cập lần đầu tiên. Điều này có thể làm giảm đáng kể thời gian khởi động cho các ứng dụng nhập nhiều mô-đun nhưng không sử dụng tất cả chúng ngay lập tức. Từ khóa này nhạy cảm với ngữ cảnh, nghĩa là nó chỉ có ý nghĩa đặc biệt khi xuất hiện trước các câu lệnh nhập khẩu và có thể được sử dụng như một định danh thông thường ở những nơi khác.
Điều này sẽ cực kỳ quan trọng tại nơi tôi làm việc! Tôi không quen thuộc với quy trình PEP. Mất bao lâu nữa để tính năng này có mặt trong một phiên bản Python?
Phản hồi từ cộng đồng đã cực kỳ tích cực, với nhiều nhà phát triển công nhận những lợi ích thực tiễn ngay lập tức cho dự án của họ. Tính năng này dự kiến sẽ có mặt trong Python 3.15, dự kiến phát hành vào tháng 10 năm 2025, cho các nhà phát triển thời gian để chuẩn bị áp dụng.
Lộ trình triển khai Lazy Imports trong Python
- PEP được chấp thuận: Tháng 11 năm 2024
- Dự kiến phát hành: Python 3.15 (Tháng 10 năm 2025)
- Loại triển khai: Từ khóa mềm
lazy - Các chế độ toàn cục: "normal", "all", "none"
Cân Bằng Giữa Hiệu Suất và Khả Năng Dự Đoán
Một trong những thách thức chính được PEP 810 giải quyết là duy trì khả năng dự đoán của mã trong khi vẫn đạt được lợi ích về hiệu suất. Không giống một số phương pháp tiếp cận trước đây đề xuất tải lười biếng ngầm định, từ khóa lazy rõ ràng đảm bảo các nhà phát triển có thể nhận ra ngay lập tức khi nào việc nhập khẩu bị trì hoãn. Tính minh bạch này là rất quan trọng vì nhập khẩu lười biếng thay đổi thời điểm lỗi và tác dụng phụ xảy ra—chuyển chúng từ thời điểm nhập khẩu sang lần sử dụng đầu tiên. PEP cũng bao gồm các tùy chọn cấu hình toàn cục, cho phép các nhóm thiết lập hành vi nhập khẩu lười biếng trên toàn bộ dự án trong khi vẫn duy trì khả năng ghi đè ở từng vị trí nhập khẩu riêng lẻ.
Các Phương Thức Cấu Hình cho Lazy Imports
- Biến môi trường:
$PYTHON_LAZY_IMPORTS=<mode> - Tùy chọn dòng lệnh:
-X lazy_imports=<mode> - API lập trình:
sys.set_lazy_imports(<mode>) - Import riêng lẻ:
lazy import module_name
Tác Động Thực Tế và Các Trường Hợp Sử Dụng
Lợi ích mở rộng ra ngoài những cải tiến hiệu suất lý thuyết. Các dự án như IPython đã và đang làm việc để tối ưu hóa thời gian khởi động thông qua các chiến lược nhập khẩu khác nhau. Như một bình luận viên đã nhận xét về trải nghiệm của họ với Lua, việc xác định các phụ thuộc ngay trước khi chúng thực sự được sử dụng làm cho các chương trình Lua lớn nhanh hơn rất, rất nhiều. Tương tự, các ứng dụng Python có cây phụ thuộc sâu hoặc các tính năng tùy chọn có thể không được sử dụng trong mọi phiên sẽ được hưởng lợi nhiều nhất. Bản chất rõ ràng của việc triển khai cũng giúp tránh được sự thay đổi hành vi ngầm định phức tạp đã khiến một số thành viên cộng đồng lo ngại trong các đề xuất trước đó.
Chi Tiết Triển Khai và Hạn Chế
PEP chỉ định rằng các lần nhập khẩu sử dụng ký tự đại diện (from module import *) không thể lười biếng vì tập hợp các tên đang được nhập khẩu không thể xác định được nếu không tải mô-đun. Ngoài ra, việc triển khai bao gồm các biện pháp bảo vệ chống lại việc che giấu hành vi liên quan đến nhập khẩu phức tạp trong thư viện chuẩn. Các nhà phát triển có thể kiểm soát hành vi nhập khẩu lười biếng thông qua các biến môi trường ($PYTHON_LAZY_IMPORTS), cờ dòng lệnh (-X lazy_imports) và API lập trình (sys.set_lazy_imports()), cung cấp nhiều mức độ kiểm soát cho các kịch bản triển khai khác nhau.
Việc áp dụng tính năng nhập khẩu lười biếng trong Python đánh dấu một bước tiến quan trọng cho đặc tính hiệu suất của ngôn ngữ, đặc biệt là cho các ứng dụng quy mô lớn. Bằng cách cung cấp một cơ chế rõ ràng, được xác định rõ ràng để trì hoãn việc tải mô-đun, cộng đồng Python đã đáp ứng một nhu cầu lâu dài trong khi vẫn duy trì cam kết về khả năng đọc và dự đoán của ngôn ngữ. Khi các nhà phát triển bắt đầu áp dụng tính năng này vào cuối năm 2025, chúng ta có thể mong đợi thấy những cải thiện đáng kể về thời gian khởi động ứng dụng trên toàn bộ hệ sinh thái Python.
Tham khảo: PEP 690: Lazy imports