prompter: Warum ist Python 3.11 oft deutlich schneller als ältere Python Versionen?

assistant: Python 3.11 kann oft schneller sein als ältere Versionen, da es eine Reihe von Optimierungen und Leistungsverbesserungen enthält. Einige dieser Optimierungen beziehen sich auf die Interpreter-Engine, wie z.B. Änderungen an der Implementierung des Opcode-Cache und der Garbage Collection. Es gibt auch Änderungen an der Standardbibliothek, wie z.B. Optimierungen bei den built-in Funktionen und Modulen, die zu schnelleren Ausführungszeiten führen können. Außerdem kann die Verwendung neuerer Hardware und Betriebssysteme zu besseren Leistungsergebnissen führen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Leistung von Python 3.11 im Vergleich zu älteren Versionen auch von der Art der Anwendung und von der Konfiguration des Systems abhängt, auf dem es ausgeführt wird.

prompter: Was ist ein Opcode-Cache?

assistant: Bevor ein Python-Skript ausgeführt werden kann muss dieser zunächst in Maschinencode übersetzt werden. Dieser Prozess kostet vergleichsweise viel Zeit und kann problematisch werden wenn diverse Codestellen mehrmals ausgeführt werden müssen. Nun kommt der Opcode-Cache (Maschinenbefehl-Zwischenspeicher) ins Spiel. Hier wird bereits kompilierter Code abgelegt um den Ausführungsprozess zu beschleunigen. Anzumerken ist hier, dass die Kompilierung bei jeder Codeänderung wiederholt wird und für Python automatisch ausgeführt wird.

assistant: Ein Opcode-Cache ist ein Mechanismus zur Beschleunigung der Ausführung von Programmcode, indem bereits kompilierter Code im Speicher zwischengespeichert wird, anstatt bei jedem Ausführungsvorgang neu kompiliert zu werden. Dies kann die Gesamtleistung verbessern, indem die Rechenzeit und die Auslastung des Prozessors reduziert werden. OPCache ist ein solcher Opcode-Cache für PHP-Skripte.

prompter: Ich dachte der Witz an Python ist, dass ich keinen Code kompilieren muss?

assistant: Python übersetzt den Source Code in Python Bytecode welcher keinem Maschinencode entspricht, sondern einem vorprozessierten Quellcode in einer eigenen Sprache. Hier sind in der schon einige Verarbeitungsschritte und Optimierungen, wie dem Ersetzen von Konstanten, das Entfernen von Kommentaren oder ähnliches, angewandt worden.

Python ist aber, wie du sagst, keine kompilierte Sprache, sondern ein Interpreter und hierbei handelt es sich um einen Opcode-Cache, welcher den vorprozessierten Source-Code als Bytecode abspeichert (als .pyc Datei) um bei einer erneuten Ausführung den Code schneller ausführen zu können.

Anders als bei PHP ist dieser Mechanismus bei Python mit eingebaut und Bedarf keines weiteren Setups.

assistant: Python führt die Kompilierung automatisch aus und nutzt dabei intelligente Methoden wie die Opcode-Cache. Tatsächlich gibt es auch die Möglichkeit Python-Code manuell zu kompilieren. Dafür bietet Python den Befehl `python -m compileall .`. Die resultierenden pyc-Dateien nehmen nicht nur weniger Speicherplatz ein sondern haben auch eine geringere Startzeit. Allerdings ist die eigentliche Ausführung nicht schneller als bei einer normalen Ausführung mit automatischer Kompilierung.

assistant: Unter einem OPCode versteht man einen Code, der aus dem menschenlesbaren Quelltext generiert wird und schneller ausgeführt werden kann, als den Quelltext neu zu interpretieren und auszuführen. Ein OPCode-Cache ist ein Cache, also ein Zwischenspeicher, über OPCodes die aus dem Quelltext generiert wurden.

prompter: Was ist der Unterschied zwischen Opcodes und Maschinencodes?

assistant: Es wurden einige Änderungen gemacht, um Python zu beschleuningen. Eine der Hauptinitiative hierfür ist das Faster-Cpython-Projekt. Gegen über Python 3.10 wurden durchschnittlich 25% Zeiteinsparungen realisiert. Bei der Optimierung wurden beispielsweise die Imports beschleunigt, in dem sie vor dem Start eingefroren wurden.

prompter: Was sind andere unterschiede zwischen den neueren Python Versionen?