Der Python Language Summit 2025 hat erneut die bedeutenden Entwicklungen rund um Free-Threaded Python in den Fokus gerückt. Ein zentrales Thema war die Debatte über die nächste Phase der Implementierung von PEP 703, einem zukunftsweisenden Vorschlag, der die lang ersehnte Aufhebung des Global Interpreter Lock (GIL) in Python ermöglichen soll. Matt Page, ein zentraler Entwickler des Projekts, eröffnete die Diskussion mit der Frage, ob die Python-Community bereit sei für die nächste Etappe dieses ambitionierten Vorhabens, das das Potenzial hat, die Art und Weise, wie Python mit paralleler Verarbeitung umgeht, grundlegend zu verändern. Free-Threaded Python strebt an, die Nutzung von Multithreading in Python-Code signifikant zu verbessern, indem es den GIL entfernt und somit echte parallele Ausführung von Threads ermöglicht. Schon beim letzten Language Summit hatten manche Entwickler begonnen, den neuen „--disable-gil“-Schalter zu nutzen, um erste Tests ohne GIL durchzuführen – nun, ein Jahr später, wurden deutliche Fortschritte sichtbar.
Im Bereich Performance konnte Free-Threaded Python seit der Einführung in Python 3.13 beachtliche Rückgänge der Leistungseinbußen verzeichnen. Anfangs lag die Performance-Differenz zu traditionellem Python noch bei etwa 40 Prozent langsamerer Ausführung in Free-Threaded Umgebungen, doch dieses Delta hat sich nun auf unter 10 Prozent verkleinert, abhängig von der Plattform. Besonders bemerkenswert sind die optimierten Ergebnisse auf macOS, wo kaum ein Unterschied zu merken ist. Auf anderen wichtigen Plattformen wie Ubuntu und Windows liegt die Differenz bei etwa sieben bis acht Prozent – ein Wert, den die Entwickler mit weiterer Optimierung noch weiter drücken wollen.
Dabei betonte Matt Page jedoch, dass man bald an einen Punkt der abnehmenden Erträge stoßen werde. In Sachen Speicherverbrauch zeigte sich, dass Free-Threaded Python aktuell einen Mehrverbrauch von rund 20 Prozent bei Belastungstests mit pyperformance aufweist. Allerdings steht das Entwicklerteam erst am Anfang, diesen Faktor zu reduzieren. Die Annahme ist, dass der Speichermehraufwand bei realen Anwendungsfällen geringer ausfällt und durch gezielte Optimierungen noch deutlich abgesenkt werden kann. Die Stabilität der neuen Architektur ist ein weiterer entscheidender Faktor im Free-Threaded Python-Projekt.
Alle grundlegenden architektonischen Änderungen wurden bereits umgesetzt. Dabei hat sich die grundlegende Designidee, vor allem der von Sam Gross vorgeschlagene Ansatz, als robust und zukunftsfähig erwiesen. Die gemeldeten Fehler verteilen sich ähnlich wie bei anderen Bereichen im CPython-Projekt und sind mit Ausnahme der durch ThreadSanitizer aufgedeckten Datenrennen gut handhabbar. Vielversprechend ist, dass diese Datenrennen relativ leicht beseitigt werden können. Was noch zu tun bleibt, ist die Erstellung eines stabilen Application Binary Interface (ABI) für die Free-Threaded Umgebung sowie die schrittweise Überprüfung und Korrektur der Thread-Sicherheit in den Standardbibliotheken von Python.
Während zentrale Datenstrukturen wie Listen und Dictionaries bereits thread-sicher sind, steht das Team vor der Herausforderung, die vielen weniger genutzten Module sicherer zu machen. Dieser „lange Schwanz“ der APIs erfordert sorgfältige und aufwändige Arbeit, um eine umfassende Thread-Sicherheit garantieren zu können. Im Hinblick auf die Wartbarkeit stellte Matt Page heraus, dass die Komplexität durch Free-Threaded Python deutlich gestiegen ist. Er richtete eine offene Frage an die Community, ob die Kernentwickler bereit und willens seien, sich dieser zusätzlichen Komplexität zu stellen. Derzeit besteht nur ein kleiner Kreis von Entwicklerinnen und Entwicklern, die sich an der Free-Threaded Architektur beteiligen, doch dieser wächst kontinuierlich.
Zum Glück ist die Komplexität gut eingedämmt, sodass viele Core-Entwickler nur in klar definierten, gut dokumentierten kritischen Bereichen mit der Free-Threaded Implementierung interagieren. Für diese Bereiche gibt es umfassende Dokumentationen, die sowohl Entwicklerinnen und Entwickler als auch Anwender unterstützen, die auf Free-Threaded Python umsteigen oder ihre Anwendungen dafür anpassen wollen. Die Verbreitung und Adoption von Free-Threaded Python wird von verschiedenen Initiativen unterstützt. So wurde von Quansight Labs beispielsweise eine umfangreiche Ressourcenseite erstellt, die Nutzern den Umstieg erleichtern soll. Hier finden sich Werkzeuge, Anleitungen und ein Kompatibilitätsstatus für wichtige Python-Pakete und Tools.
Ergänzend dazu gibt es eine Discord-Community und einen speziellen Bereich im Python-Discourse, die Anwendern bei Fragen zur Seite stehen. Ein weiteres hilfreiches Werkzeug ist der automatische Status-Tracker von Hugo van Kemenade, der laufend überprüft, welche Pakete auf PyPI bereits Unterstützung für die Free-Threaded ABI-Tags („t“ für Threaded) anbieten. Aktuell unterstützen etwa 16 Prozent der Top 360 Python-Projekte mit C-Extension-Module Free-Threaded Python, darunter prominente wissenschaftliche Bibliotheken wie numpy, pandas und scipy. Dies stellt einen wichtigen Meilenstein für die Akzeptanz in der Python-Community dar. Eine besondere Empfehlung ging an die Community für die vertiefende Präsentation von Lysandros Nikolaou und Nathan Goldbaum, deren Vortrag „Unraveling Community Support for Free-Threaded Python“ auf PyCon US auch auf YouTube verfügbar ist.
Die Entwickler betonten die Bedeutung, Free-Threaded Programming von Anfang an bei der Entwicklung neuer Sprachfeatures zu berücksichtigen und gleichzeitig Performance sowie Korrektheit in „free-threaded mode“ konsequent zu optimieren. Auf dem Summit wurde auch darüber diskutiert, wie es um die langfristige Nachhaltigkeit und den Support für Free-Threaded Python bestellt ist. So wurde gefragt, ob die Verantwortung und der mentale Aufwand für Core-Entwickler steigen, da Code jetzt nicht mehr allein durch den GIL geschützt wird. Einige Stimmen befürchten, dass Free-Threading eine zusätzliche Komplexitätsebene ist, die zu dauerhaften Reibungsverlusten führen kann. Andere entgegneten, dass es bereits heute Schutzmechanismen gibt und Free-Threading diese auf eine bessere und klarere Weise ergänzt.
Wichtig ist, dass die Werkzeuge zur Absicherung von Code weiter ausgebaut werden. Ein weiterer kritischer Punkt war der aktuelle Stand der Paketkompatibilität. Mit rund 16 Prozent der Top-Pakete auf PyPI, die Free-Threaded ABI unterstützten, wurde die Frage nach einer kritischen Masse für eine nachhaltige Nutzung und Weiterentwicklung gestellt. Es wurde diskutiert, ob auch die tatsächliche Nutzung der Free-Threaded Wheels in Echtbetrieb betrachtet werden sollte, um ein realistischeres Bild der Verbreitung zu erhalten. Zudem besteht die Sorge, dass ungewartete Pakete mit C-Extensions niemals vollständig Thread-sicher werden und daher weiterhin auf den GIL zurückgreifen müssen.
Zumindest wird der optionale GIL auch in Zukunft erhalten bleiben, um Kompatibilität sicherzustellen und einen sanften Übergang zu ermöglichen. Was die Bereitstellung thread-sicherer Datenstrukturen für Anwender angeht, so sind hier bislang erst wenige Entwicklungen erkennbar. Matt Page sieht die Aufgabe darin, zunächst geeignete Bibliotheken auf PyPI zu etablieren, die als Grundlage für eine spätere Integration in die Standardbibliothek dienen können. Solche Datenstrukturen sind besonders für parallele Anwendungen essenziell und können die Migration zu Free-Threaded Python erheblich erleichtern. Der Python Steering Council beobachtet die Entwicklung mit großem Interesse.
Die Mitglieder wollen den Input aus der Community und von Kernentwicklern sammeln, um eine belastbare Entscheidung zur weiteren Umsetzung von PEP 703 treffen zu können. Aktuell befindet sich das Projekt in einer Art Zwischenphase: Es ist experimentell deklariert, aber die Unterstützung wächst. Dies führt zu einem „Henne-Ei-Problem“, weil viele Anwender erst dann den Schritt zu Free-Threaded Python wagen, wenn eine langfristige Perspektive absehbar ist. Zukunftsorientiert äußerten verschiedene Stimmen auf dem Summit den Wunsch nach mehr Dokumentation, Werkzeugen und einer stärkeren Ausrichtung auf Wartbarkeit und Performance. Es wurde betont, dass die Integration weiterer Initiativen wie Just-in-Time-Compiler und schnellerer CPython-Dialekte zu unvermeidlichen Kompromissen führen wird, die von der gesamten Community verantwortungsbewusst abgewogen werden müssen.
Eine gemeinsame Anstrengung aller Beteiligten ist notwendig, damit das Ökosystem nachhaltig und stabil zusammenarbeitet. Die wissenschaftliche Python-Community, die bereits beim Übergang von Python 2 auf 3 große Herausforderungen gemeistert hat, zeigt sich optimistisch gegenüber Free-Threaded Python. Carol Willing erinnerte daran, dass damals eine breite Akzeptanz und koordinierte Anstrengungen notwendig waren, um den Übergang zu schaffen. Sie sieht nun ähnliche Anzeichen, dass das Thema Free-Threading in der Python-Community und insbesondere im Bereich der wissenschaftlichen Software eine große Rolle spielen wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Free-Threaded Python am Beginn eines wichtigen Wandlungsprozesses steht, der die Mehrkern-Prozessoren moderner Systeme endlich effektiv für Python nutzbar machen soll.
