資料科學愛用程式語言Julia將加入多執行緒平行運算功能

高階通用程式語言Julia官方宣布，在1.3.0 Alpha測試版開始加入多執行緒任務平行（Task Parallelism）功能，這仍是1.3.0的早期預覽版本，正式版預計將會在數個月後推出。

隨著軟體效能提升，越來越仰賴在多個處理器核心同時執行工作，官方過去為Julia添加了多程序、分散式程式開發和GPU運算功能，官方提到，他們受到英特爾TBB（Threading Building Blocks）和Go的啟發，現在再次增加了多執行緒，為Julia程式加入全新的執行緒介面。

任務平行化模型可以允許多個程式平行執行，而任務將在可用的執行緒上同時執行所有的程式碼，官方提到，這個平行化功能運作的方式，類似垃圾回收模型，開發者可以自由地分配物件，而不需要擔心這些物件在什麼時候應該被釋放，而任務平行化則讓開發者可以自由地發布數百萬個任務，而不需要擔心任務在哪個執行緒上執行。

Julia採用的這個模型是可移植的，而且沒有低階細節，開發者不需要主動啟動和停止執行緒，甚至不需要關心系統有多少處理器和執行緒。除此之外，這個平行模型可支援使用巢狀結構，並且是可組合的，開發者可以呼叫函式庫的平行任務，而這些任務還可以啟動自己的平行任務。

透過多執行緒工作平行化功能，Julia程式可以排程許多呼叫函式庫函式的平行任務，官方提到，這是高階語言很重要的功能，因為在高階語言程式需要經常呼叫函式，而Julia增加了平行運算的能力，同時也就為整個Julia套件生態系增加了多核平行運算的能力。

目前這個多執行緒任務平行化功能仍有許多限制，官方提到，在實作上，每一個任務都需要有自己的執行堆疊，但這與一般Unix作業系統提供的程序與執行緒堆疊不同，因此Julia自己實作了一個替代切換堆疊，不過，這是需要在任務切換時，以時間來交換記憶體空間的折衷做法。

另外，任務現在也無法在不同執行緒中搬遷，官方提到，這在未來的版本會修正。而且為了避免CPU的使用率總是維持100％，因此系統會讓部分任務睡眠，但當一些執行緒在其他執行緒繼續睡眠的時候排程新工作，則會產生同步上的問題。

官方提到，多執行緒任務平行功能的發展，從Julia 0.1就開始，他們提供了對稱式協作程式功能，並將其應用於事件I/O上，因此Julia程式中總會有一個並行單元運作，在2014年，官方明確的認為Julia需要基於執行緒的平行化功能，在開發垃圾收集器以及執行緒本地儲存功能時，奠定了一些基礎。

在2016年Julia 0.5版本提供了巨集執行緒（Threads for Macro）功能，可以讓開發者在所有核心中，簡單地處理平行迴圈，但這個多執行緒有著巨大的限制，與任務和I/O系統不相容，開發者無法在執行緒迴圈中，進行任何I/O或是在任務間切換。2016年之後官方投入更多的人力，在平行化這項功能的開發，最後花了約兩年的時間，現在得以在Julia中開始真正提供多執行緒能力。