Julia — це високорівнева мова програмування, створена спеціально для наукових обчислень. Вона підтримує широкий функціонал для математичних обчислень і роботи з великими масивами даних. Завдяки динамічній компіляції, програми на Julia трансформуються у швидкий нативний код для таких платформ, як Windows, macOS і Linux. Швидкість виконання додатків, написаних на Julia, часто дорівнює швидкості програм на низькорівневих мовах, таких як C або C++.
Синтаксис Julia подібний до Python і MATLAB, однак останні є інтерпретованими мовами, тоді як Julia забезпечує значно вищу продуктивність завдяки компіляції в реальному часі (JIT).
Розробка коду на Julia відбувається в середовищі Juno — IDE, що базується на редакторі Atom і спеціально адаптована для Julia. Juno надає інтерфейс з урахуванням особливостей мови, дозволяючи в реальному часі спостерігати за обчисленнями окремих методів і їх компіляцією в машинний код.
У Juno є вбудована панель для побудови графіків, з можливістю анімації та експорту у формат GIF. Завдяки здатності Julia обробляти великі масиви даних, середовище підтримує хмарні обчислення та виконання завдань на високопродуктивних віддалених комп’ютерах.
Розробка мови Julia почалася у 2009 році з амбітною метою — створити мову, таку ж швидку, як C, і водночас динамічну, як Ruby. Julia була задумана як інструмент для наукових, розподілених і паралельних обчислень.
Джефф Безансон, Стефан Карпінскі, Вірал Б. Шах та Алан Едельман представили мову програмування Julia світу у 2012 році. І що ж вона вміє?
Julia поєднує швидкодію компільованих мов, таких як C або C++, із простим синтаксисом інтерпретованих мов, таких як Python. Це стало можливим завдяки використанню компілятора JIT (Just-in-Time) — комбінації попередньої компіляції (AOT) та інтерпретації.
Крім того, Julia підтримує REPL (Read-Eval-Print Loop) — інтерактивне середовище, яке виконує команди рядок за рядком під час їх введення. Це дуже зручно для розробників, які хочуть експериментувати з кодом у реальному часі.
Ще одна сильна сторона Julia — сумісність з іншими мовами, такими як C/C++, Java та Python. За допомогою спеціальних можливостей, Julia може викликати функції з інших мов або взаємодіяти з бібліотеками, що значно розширює її функціонал і зону застосування.
Плюси і мінуси мови програмування Julia
Висока продуктивність
Почнемо з найважливішого й найочевиднішого факту: Julia — справді дуже швидка мова. Оптимізований код на Julia може виконуватись зі швидкістю, порівнянною з добре оптимізованим кодом на C++ або Fortran. Ба більше — Julia значно спрощує процес оптимізації: розробнику не потрібно витрачати багато часу на тонке налаштування, як це часто буває з низькорівневими мовами. Завдяки цьому, готова програма, написана на Julia, потребує в 2–3 рази менше рядків коду, ніж аналогічна реалізація на C++ або Fortran. Це робить розробку одночасно швидкою, ефективною та читабельною.
Легкість та зрозумілість використання
Оскільки Julia — це інтерактивна мова, процес розробки зазвичай відбувається значно швидше, ніж із використанням низькорівневих мов. І що важливо — для реалізації функціональності потрібно набагато менше рядків коду. Синтаксис Julia також набагато зрозуміліший і простіший для читання, що полегшує підтримку коду та залучення нових розробників до проєкту. Наприклад, більшість функціональності в Julia реалізовано завдяки потужному підходу — узагальненому програмуванню (generic programming). Для порівняння: реалізація подібного функціоналу в C++ часто призводить до складного, заплутаного коду, який важко зрозуміти навіть досвідченим розробникам, не кажучи вже про нових учасників команди. У Julia ж усе виглядає чисто, логічно й доступно.
Рішення проблеми «двох мов»
Хоча використання кількох мов у одному проєкті може мати свої переваги, це часто дуже складно: потрібно вільно володіти двома мовами та розуміти, як вони взаємодіють між собою. Така практика може бути ризикованою — достатньо кількох неочевидних помилок у дизайні, і ви отримаєте код, який такий же важкий у підтримці, як C++, і такий повільний, як Python. Саме цю проблему, відому як «проблема двох мов» у наукових обчисленнях, і взялася вирішити Julia. І значною мірою — їй це вдалося. Julia дозволяє писати зрозумілий, високорівневий код, який при цьому виконується на порядок швидше, ніж аналогічний код у більшості інтерпретованих мов. Таким чином, розробникам більше не потрібно писати прототипи на одній мові (наприклад, Python), а потім переписувати продуктивну версію на іншій (наприклад, C++) — Julia поєднує обидва підходи в одній мові.
Спільнота Julia досить нова та невелика
У порівнянні з багатьма іншими мовами програмування, Julia — відносно нова мова. Через це спільнота користувачів і розробників Julia поки що залишається досить невеликою. Це створює певні труднощі для новачків: у разі виникнення проблем може бути складно знайти відповіді або отримати допомогу, оскільки кількість досвідчених користувачів поки що обмежена. Однак ця ситуація поступово змінюється. У 2022 році кількість завантажень Julia зросла вдвічі у порівнянні з попередніми трьома роками разом узятими. Це свідчить про динамічне зростання інтересу до мови. Тож у найближчому майбутньому можна очікувати, що спільнота стане активнішою, а кількість доступних ресурсів, документації та обговорень зростатиме — і вхідний бар'єр для новачків поступово зникне.
JIT-компілятор іноді може бути лагаючим
Існує кілька проблем, пов’язаних із компіляцією в Julia. Зокрема, багато користувачів відзначають затримки, пов’язані з роботою JIT-компілятора (Just-in-Time). Перед виконанням будь-якого коду JIT-компілятор Julia спочатку транслює його в машинний код. Саме цей етап може спричинити відчутну паузу при першому запуску функцій або скриптів. Це особливо помітно під час спроб швидко написати й виконати короткий скрипт — той випадок, коли хочеться отримати миттєвий результат. У таких ситуаціях затримка на компіляцію може зробити роботу з Julia незручною чи навіть дратівливою. Проте варто зазначити, що цей недолік компенсується високою швидкодією після початкової компіляції. Крім того, спільнота Julia активно працює над оптимізацією компіляторів і зменшенням "часу першого запуску", тож ця проблема, ймовірно, буде поступово зведена до мінімуму в майбутніх версіях мови.
Для чого використовується Julia?
Julia — це високорівнева та високопродуктивна мова програмування, створена для чисельних розрахунків і наукових обчислень. Її універсальність і швидкодія роблять її придатною для широкого спектра застосувань. Ось кілька основних сфер, у яких Julia використовується найчастіше:
Наукові обчислення
Julia чудово справляється із завданнями, що потребують інтенсивних математичних обчислень, такими як симуляції, аналіз даних і моделювання. Вона широко використовується у таких галузях, як фізика, хімія та інженерія — особливо для проведення наукових досліджень і розробки нових рішень.
Аналіз даних та статистика
Завдяки високій продуктивності та широкому вибору бібліотек, Julia є чудовим вибором для завдань, пов’язаних із обробкою даних, статистичним аналізом і машинним навчанням.
Машинне навчання та штучний інтелект
Julia пропонує фреймворки, такі як Flux та MLJ, для створення та впровадження моделей машинного навчання. Її висока швидкодія й гнучкість є великими перевагами при розробці складних моделей та обробці великих обсягів даних.
Робототехніка
Julia активно використовується в робототехніці для обчислень у реальному часі та симуляцій завдяки своїй здатності ефективно працювати зі складними математичними моделями та алгоритмами управління.
Часті запитання (FAQ)
Julia — це нова мова програмування, яка з’явилася у 2012 році. Вона була створена переважно для чисельного аналізу та обчислювальної науки.
Коротко кажучи — так. Спочатку Julia може здатися користувачу надто новою та «сирою», проте сьогодні вона досить стрімко набирає популярність.
Julia змогла поєднати швидкість мови C і динамічність мови Ruby. Вона також має JIT-компілятор (Just-In-Time), який прискорює процес виконання коду.
Infosoft — це команда ІТ- та QA-інженерів. Ми допомагаємо компаніям залучати технічні таланти та використовувати наш досвід у розробці продуктів для створення програмного забезпечення світового рівня. Ви можете в будь-який момент збільшувати або зменшувати свою віддалену команду розробників — без жодних фінансових ризиків.
