جولیا یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا و با عملکرد بالا است که به‌طور خاص برای محاسبات فنی و علمی طراحی شده است. این زبان راحتی استفاده زبان‌های برنامه‌نویسی پویا مانند پایتون و روبی را با عملکرد زبان‌های کامپایل‌شده مانند C و فورتران ترکیب می‌کند. جولیا دارای چندین ارسال به عنوان پارادایم اصلی برنامه‌نویسی خود است و دارای یک نحو بیانگر است که آن را به‌ویژه برای وظایف عددی و محاسباتی مناسب می‌سازد.
جولیا در سال 2009 توسط گروهی از محققان، از جمله جف بزانسان، استفان کارپینسکی، ویرال بی. شاه و آلن ایدلمن ایجاد شد. انگیزه اصلی از توسعه جولیا، رفع محدودیت‌های زبان‌های برنامه‌نویسی موجود برای تحلیل عددی با عملکرد بالا و علوم محاسباتی بود. توسعه‌دهندگان به دنبال زبانی بودند که بتواند داده‌های بزرگ و محاسبات ریاضی پیچیده را مدیریت کند و در عین حال استفاده از آن آسان باشد.
اولین نسخه پایدار جولیا، نسخه 0.1، در فوریه 2012 منتشر شد. این زبان به سرعت در جامعه علمی به دلیل قابلیت‌های منحصر به فرد خود، به‌ویژه در برنامه‌های کاربردی علم داده و عددی، مورد توجه قرار گرفت. به تدریج، جامعه و اکوسیستم جولیا شروع به تکامل کردند و تا سال 2015، جولیا پیشرفت‌های قابل توجهی در تحقیقات دانشگاهی و صنعت داشت.
تا اکتبر 2023، جولیا به طور قابل توجهی بالغ شده و دارای یک اکوسیستم قوی از بسته‌ها است که با ابزارهایی مانند جولیا پرو و جونو (یک محیط توسعه یکپارچه برای جولیا که بر پایه اتم ساخته شده است) تکمیل شده است. این توسعه‌ها به جولیا کمک کرده‌اند تا جایگاه خود را در میان زبان‌های برنامه‌نویسی اصلی، به‌ویژه در حوزه‌هایی مانند علم داده، یادگیری ماشین و شبیه‌سازی‌های عددی، تثبیت کند.
جولیا اجازه نوع‌گذاری پویا را می‌دهد که آن را برای توسعه سریع انعطاف‌پذیر می‌سازد. با این حال، نوع‌ها نیز می‌توانند در صورت نیاز برای بهینه‌سازی عملکرد مشخص شوند.
function add(x::Int, y::Int)
return x + y
end
این ویژگی اصلی به توابع اجازه می‌دهد تا برای ترکیب‌های مختلف نوع‌های آرگومان تعریف شوند و کدهای عمومی و انعطاف‌پذیرتری را فراهم کنند.
function area(radius::Float64)
return π * radius^2
end
function area(length::Float64, width::Float64)
return length * width
end
جولیا از قابلیت‌های متاپروگرام‌نویسی قدرتمند با ماکروها پشتیبانی می‌کند که می‌توانند کد را قبل از ارزیابی دستکاری کنند.
macro sayhello()
return :(println("Hello, world!"))
end
توابع در جولیا شهروندان کلاس اول هستند، به این معنی که می‌توانند به عنوان آرگومان‌ها منتقل شوند، از توابع دیگر بازگردانده شوند و در ساختارهای داده ذخیره شوند.
function apply_function(f, x)
return f(x)
end
result = apply_function(sqrt, 16) # Returns 4.0
یادداشت‌های نوع اختیاری هستند و انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کنند، اگرچه می‌توانند در صورت استفاده عملکرد را بهبود بخشند.
x = 5 # بدون یادداشت نوع
y::Float64 = 3.14 # یادداشت نوع صریح
جولیا پشتیبانی داخلی از محاسبات موازی را فراهم می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد به راحتی کدی بنویسند که بر روی چندین هسته اجرا شود.
using Distributed
add = @distributed (+) for i in 1:100
i
end
جولیا از درک‌های آرایه‌ای پشتیبانی می‌کند که اجازه می‌دهد آرایه‌ها به‌طور مختصر و بیانگر ایجاد شوند.
squares = [x^2 for x in 1:10]
کامپایلر جولیا از استنتاج نوع برای بهینه‌سازی اجرای کد استفاده می‌کند که منجر به عملکردی قابل مقایسه با زبان‌های نوع‌گذاری استاتیک می‌شود.
function compute(a, b)
return a * b + sin(a)
end
جولیا می‌تواند به‌طور مستقیم کتابخانه‌های C و فورتران را فراخوانی کند و قابلیت استفاده آن را در محاسبات علمی افزایش دهد.
# مثال فراخوانی یک تابع C از جولیا
using Libdl
const mylib = Libdl.dlopen("mylibrary.so")
جولیا از کامپایل Just-In-Time (JIT) استفاده می‌کند و کد ماشین کارآمدی را در زمان اجرا تولید می‌کند که اجازه می‌دهد عملکرد بالایی داشته باشد.
@code_warntype my_func(x) # تحلیل پایداری نوع تابع
جولیا از یک کامپایلر JIT مبتنی بر LLVM استفاده می‌کند که به سرعت و کارایی آن کمک می‌کند. REPL تعاملی (Read-Eval-Print Loop) امکان آزمایش و پروتوتایپ سریع را فراهم می‌کند.
IDEهای محبوب برای جولیا شامل:
جولیا از یک مدیر بسته داخلی استفاده می‌کند. برای ایجاد یک پروژه جدید، دستور زیر را اجرا کنید:
mkdir MyProject
cd MyProject
julia --project
برای وابستگی‌ها، از مدیر بسته در REPL با دستورات مانند using Pkg و Pkg.add("PackageName") استفاده کنید.
جولیا در چندین حوزه به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود:
جولیا در مقایسه با زبان‌هایی مانند پایتون، R و MATLAB به‌ویژه به دلیل عملکردش متمایز است. در اینجا تفاوت‌های کلیدی آورده شده است:
برخلاف زبان‌هایی مانند C یا C++، نحو جولیا به‌طور قابل توجهی کاربرپسندتر است و به توسعه‌دهندگانی که ترجیح می‌دهند بدون ورود به مدیریت پیچیده حافظه، به سرعت تکرار و پروتوتایپ کنند، پاسخگو است.
برای ترجمه از منبع به منبع از جولیا به زبان‌های دیگر، توصیه می‌شود بر روی جبر خطی و بخش‌های حساس به عملکرد تمرکز کنید. ابزارهایی مانند YARD و JuliaCall می‌توانند برای انتقال بین محیط‌هایی مانند پایتون و R، با استفاده از مزایای عملکرد جولیا مؤثر باشند.