管道和過濾器

現在的學習筆記要側重自己的理解。用自己的語言，經驗來闡釋它。讀一段後，寫下我的理解。

管道和過濾器體系結構模式為資料流的系統提供了一種結構。每個處理步驟封裝在乙個過濾器元件中，過濾器元件間通過通道連線。重組管理器元件可以得到不同的系統族。這個和之前見過的乙個語音流的處理結構非常相似。

1.例子

這裡列舉了乙個編譯器軟體。從**到可執行檔案經過了很多步驟，每個步驟都抽象成乙個過濾器元件。

2.語境

處理資料流。

3.問題

保持系統的靈活性。可以通過替換處理步驟，或對處理步驟進行排序來進行系統公升級。

把這個系統劃分為乙個個小的元件，這些組比大粒度元件更易於重用。

不相連線的處理步驟不共享資訊？？？相互了解的步驟需要共享資訊嗎？不需要。只要輸出指定格式的資料流即可。

後面兩個難於理解。

這樣的系統有乙個特點，不需要人的參與，和人的互動性補強。比如乙個互動式的事件驅動的系統則不宜使用此模式。

4.解決方案

第乙個過濾器的輸出成為資料來源，最後乙個過濾器的輸出成為資料匯點。

簡單的解決方案是線性的：

複雜一點的，可能存在資料匯接點：

5.結構

過濾器是流水線（其實相當於整個系統，流水線只是形象的說法）的處理單元。

過濾器可以分為主動過濾器和被動過濾器，區分的標準是他們處理資料的方式，是主動獲取輸入並且輸出，還是等待輸入，並且等待輸出。

管道表示過濾器之間的連線。有一種方案，就是主動過濾器呼叫被動過濾器，比如前乙個過濾器處理完畢資料流後，直接呼叫後乙個過濾器來處理資料流，這樣管道就是過濾器元件間的呼叫。這樣有個問題，會降低系統的靈活性。可以考慮建立乙個專門的過濾器類來完成類似工作。後面對系統的重組其實就是對管道的重組或重定義。

6.動態特性

乙個推進流水線，過濾器活動通過向被動過濾器寫資料而啟動。也就是可以理解為輸入時被動的，而輸出時主動的。

乙個拉的流水線，也就是可以理解為輸入時主動的，輸出時被動的。

混合了推和拉。

所有的過濾器都迴圈的主動拉出、計算並推入資料。這個方案有乙個好處，就是每個過濾器都可以是乙個單獨的程序或執行緒。對於處理大量的資料是有好處的。

所有的過濾器都是被動的，而所有的操作都由管道來觸發，它迴圈的從過濾器拉資料並且向過濾器推入資料。

過濾器之間全部用通道連線，所有的過濾器都是被動輸入，主動輸出。這樣就減少了緩衝處理步驟。另外，這個在實現上可以將這個系統作為乙個程式，而每個過濾器只是程式的乙個模組。這個方案的複雜度相對較低，適合小型系統構建。這其實是第一種方案。

7.實現

本系統劃分為一系列的處理階段。每乙個處理階段必須只依賴前一階段的輸出。

定義沿每個管道傳輸的資料格式。

決定如何實現每個管道連線。

設計和實現過濾器。

設計錯誤處理。這是乙個難點。需要根據具體的應用來做權衡。

建立處理流水線。

8.效果

優點：靈活性，可以通過重組過濾器來實現不同的處理過程；可以方便的替換過濾器；過濾器元件可以重用；並行處理提高效率；

缺點：不易於共享全域性狀態；資料轉換的額外開銷；錯誤處理；