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Replace module level mutable containers with immutable containers

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performance stdlib topic-free-threading
Lenguaje dominante
Python
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Descripción

There are many module level containers with constants. By replacing the mutable containers with immutable variants (e.g. replace a set with a frozenset or a list with a tuple) we improve performance (especially in the free-threaded build, see for example https://github.com/python/cpython/pull/138429) and avoid accidental modification of these containers.

The number of module level lists, dicts and sets on current main is:

number of mutable module level containers by type:
<class 'dict'>: 266
<class 'list'>: 150
<class 'set'>: 63
<class 'collections.defaultdict'>: 2
<class '_strptime.TimeRE'>: 1
<class 'email._encoded_words._QByteMap'>: 1
Script to list all the module level mutable containers
import sys
import importlib
import pkgutil
from collections import Counter

blacklist = ('idlelib.idle')
excluded_submodule_names = ('__main__')
search_submodules = 2
mutable_containers = (list, dict,  set)

def list_container_types(module, mcc):
    print_module = False
    for a in dir(module):
        if a in ('__all__', '__path__', '__builtins__', '__annotations__', '__conditional_annotations__'):
            # why is __all__ a list and not a tuple?
            continue
        # if not a.startswith('_'):
        #    continue
        attr = getattr(module, a)
        tp = type(attr)
        if issubclass(tp, mutable_containers):
            if not print_module:
                print(f'{module}:')
                print_module = True
            print(f'  {a}: {tp}')
            mcc.update([tp])


def search_modules(module_names, search_submodules: int, mcc):
    for name in module_names:
        if name in blacklist:
            continue
        try:
            module = importlib.import_module(name)
        except:
            print(f'{name}: error on import')
            module = None
        list_container_types(module, mcc)

        if search_submodules:
            try:
                sub_names = list(z.name for z in pkgutil.iter_modules(module.__path__))
            except Exception as ex:
                sub_names = []
            mm = [name + '.' + sub_name for sub_name in sub_names if sub_name not in excluded_submodule_names]
            search_modules(mm, search_submodules - 1, mcc)

mcc = Counter()
module_names = sorted(list(sys.builtin_module_names)) + sorted(list(sys.stdlib_module_names))
search_modules(module_names, search_submodules=2, mcc = mcc)

print()
print('number of module level containers by type:')
for key, value in mcc.items():
    print(f'{key}: {value}')

Not all the mutable containers can be replaced by immutable containers. Some of them need to be mutable (e.g. copyreg.dispatch_table). And some of them are part of the public API and we might not want to change the type only for performance reasons.

Example candidates: _pydatetime._DAYNAMES (would improve performance of date.cdate), token.EXACT_TOKEN_TYPES, xml.etree.ElementTree.HTML_EMPTY

Linked PRs
  • gh-139004

Guía de contribución

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Primeros pasos

  1. Lee el issue completo y luego la guía de contribución del proyecto.
  2. Comenta en el issue que vas a ocuparte — evita que dos personas hagan lo mismo.
  3. Haz un fork del repositorio y trabaja en una rama.
  4. Abre un pull request que haga referencia al número del issue.

Línea de trabajo

El issue proporciona un script para escanear módulos y nombra contenedores candidatos, incluidos _pydatetime._DAYNAMES, token.EXACT_TOKEN_TYPES y xml.etree.ElementTree.HTML_EMPTY. Empieza revisando el PR vinculado gh-139004 y comprobando la mutabilidad y el uso en la API pública de cada candidato. El trabajo estará terminado cuando los contenedores adecuados a nivel de módulo se hayan convertido de forma segura sin cambiar el comportamiento requerido.

Escrito por el modelo de indexación a partir del texto del issue.

Evaluación

Stack tecnológico
python
Área
compilers
Tipo de issue
Refactorización
Dificultad
5/5
Tiempo estimado
Más de una semana
Estado de actividad
Estancado
Claridad
Necesita aclaración
Aptitud para principiantes
25/100

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