随着多核处理器和分布式计算的普及，高效且安全的并发编程变得比以往任何时候都更为重要。Python作为全球最受欢迎的编程语言之一，其并发能力的提升不仅关乎开发效率，也直接影响到数以百万计开发者的日常工作。2025年Python语言峰会中，Tobias Wrigstad、Matthew Parkinson与Fridtjof Stoldt三位核心开发者针对Python的并发问题提出了颇具前瞻性的“无畏并发”理念，聚焦于引入崭新的所有权模型以根除数据竞争问题，为Python多线程编程铺就了一条更加安全和高效的道路。数据竞争一直以来都是多线程编程的恶魔。尤其在现有Python环境中，对象的共享和修改没有严格的安全约束，导致数据状态异常且难以追踪。正如Tobias所言，“当值被多个线程共享且同时写入时，程序将不可避免地遭遇数据竞争”。
更糟糕的是，识别哪些对象正在被共享并不易，这往往需要对整个程序的对象引用关系进行全面梳理，这不仅耗时且容易出现漏洞。虽然工具如ThreadSanitizer在其他语言环境中能够辅助检测数据竞态，但Python编程者日常开发中并未普及此类工具，现有的自动化解决方案也常局限于语法层面，难以覆盖并发语义错误。在这种背景下，Python未来若想真正支持无锁多线程并发，必须先解决根本的数据竞争隐患。对于这个难题，一种早期的解决方案是引入“深度不可变性”，即所有跨线程共享的数据均为不可变对象。正如语言峰会上Mark Shannon提出的冻结概念，这种方法通过禁止共享数据的变更有效杜绝了并发冲突的可能，且只需简单的运行时检测便可实现安全保障。然而，Python程序天然依赖于对象的可变状态，完全放弃可变性在现实场景中难以接受。
因此，这种方法虽有其价值，但并非万全之策。对比之下，Rust语言通过其创新的所有权模型实现了极高的安全并发。Rust要求：若某对象的引用计数多于一，则该对象不可被修改；只有当对象拥有唯一所有权时，才允许其被变更。这一规则确保了数据不会被多个线程同时修改，从根本上杜绝数据竞争。引入Rust式的所有权模型到Python，听上去是理想的解决路径。尤其“移动操作符”能够将对象的所有权安全转移给唯一的持有者，确保变异操作时无竞争风险。
然而，Rust的严格规则也带来了局限：由于Python复杂的对象图和循环引用机制，很多程序在现有模型下无法兼容，需要全面重写，这显然不现实。为此，团队提出了比Rust模型更具弹性的“基于区域的所有权模型”，代号“Lungfish”。这一创新模型将对象按区域进行封装和管理，区域作为数据的命名空间，可以包含多个可变对象，并与外部环境隔离。区域支持嵌套设计，允许灵活构建复杂数据结构。区域的核心设计思想基于借用计数 —— 记录有多少引用指向该区域内部。只有当某区域借用计数为一时，才允许该区域被移动到新的执行线程，否则视为数据竞态并抛出异常。
换言之，程序运行时动态跟踪并维护区域的借用状态，确保数据操作安全无冲突。通过“锁-解锁”机制协调多个线程访问同一区域，线程在获得锁时可安全操作内部对象，释放锁时则减少借用计数，从而实现多线程对区域间安全的拥有权切换和访问控制。该设计不仅仅是简单的锁封装，更注重跨线程的数据传递语义和冻结操作的传递性，创造出一种全新的并发安全保障方式。围绕Lungfish模型，团队计划通过四阶段的Python增强提案（PEP）逐步推进落地。首个PEP推动深度不可变性特性，已在Python 3.12中进行多轮测试，准备提交。第二阶段将实现基于引用计数的循环不可变垃圾回收机制，并引入原子引用计数，提升并发环境下对象管理的安全性和效率。
第三个PEP专注于多线程及子解释器间不可变数据的共享，利用子解释器高效隔离实现并发调度。第四个PEP则会为多线程之间的可变数据共享引入区域结构，正式实现无畏并发的核心机制。除了技术细节，开源社区对“Lungfish”这一新模型及其名称的幽默由衷认可 —— 因为其可在有无全局解释器锁（GIL）支持下运行，类似鱼鳃一般灵活通透。在讨论环节，与会核心开发者积极提出问题，涉及区域是否为Python一等公民对待、系统模块和标准库在区域模型中的位置、与Rust互斥锁模型的差异等。回答中强调区域模型不仅是数据保护工具，更支持数据结构的深层嵌套与状态传递，展现了与传统锁机制根本不同的设计理念。对于现有Python程序的兼容性，团队坦诚引入区域模型后需要代码适配，特别是C语言扩展模块需要显式支持新特性，但纯Python层面能基本无缝衔接。
对于冻结操作是否单向，未来或支持类似写时复制的高级语义，实现更友好的状态管理。此次峰会的成果表明，Python社区正积极应对多线程并发的挑战，从根源出发打造全新所有权机制，使得未来Python多核并发编程既高速又安全。对于开发者而言，未来Python将不再是“GIL的囚徒”，也不必顾忌隐藏的竞态陷阱，而是能大胆利用多线程发挥硬件潜力。随着Lungfish模型及相关PEP锁定实施日期，关注Python版本升级与新特性的适配策略，开源社区将迎来又一次语言能力的跃升。总体而言，Python的无畏并发时代正在开启。结合对深度不可变性理念与创新区域所有权模型的探讨，Python不仅实现了对多线程安全的新定义，也为开发者传递了信心：拥抱并发，不再惧怕数据竞态，Python多线程编程正迎来全新的黄金时代。
未来无论是数据科学、网络服务，还是人工智能应用，Python的并发编程能力都将变得更加强大稳健，助力开发者实现更高效的创新与应用。
