管道-過濾器模式的體系結構是面向資料流的軟體體系結構。它最典型的應用是在編譯系統。乙個普通的編譯系統包括詞法分析器,語法分析器,語義分析與中間**生成器,優化器,目標**生成器等一系列對源程式進行處理的過程。人們可以將編譯系統看作一系列過濾器的連線體,按照管道-過濾器的體系結構進行設計。此外,這種體系結構在其它一些領域也有廣泛的應用。因此它成為軟體工程和軟體開發中的乙個突出的研究領域。
在管道，過濾器架構模式中，每個構件都有一組輸入，輸出，構件讀取輸入的資料流，經過內部處理後，產生輸出資料流，該過程主要完成輸入流的變換及增量計算。通常，將這裡的構件稱為過濾器，其中的聯結器就像是資料流傳輸的管道，將乙個過濾器的輸出傳送到另一過濾器的輸入。管道，過濾器輸出的正確性並不依賴於過濾器進行增量計算過程的順序。
管道-過濾器的組成
1 過濾器
過濾器按照對流經它的資料操作的不同,可分為3類過濾器:輸入過濾器,處理過濾器和輸出過濾器。下面將對這三類過濾器進行介紹。
(1)輸入過濾器
輸入過濾器處在問題所在的外部世界與軟體系統的邊界處,是系統資料流的源點。它負責接收外界資訊並轉化為系統所需的資料流。
(2)處理過濾器
處理過濾器是系統內變換資料流的部件,它有乙個入口和乙個出口,資料經入口流入,經過處理過濾器內部處理之後從出口流出。
(3)輸出過濾器
從建立完備的,首尾一致的可重用的軟體部件組的角度出發,正如輸入過濾器是系統資料流的起點,那麼輸出過濾器是資料流的終點。
過濾器的實現還須滿足以下三條基本原理:
隨後的處理單元從過濾器中拉出輸出資料;
前面的處理單元把新的輸入資料壓入過濾器;
過濾器以迴圈工作的方式,從流水線中拉出其輸入資料並且將其輸出資料壓入流水線。過濾器按照以上三種情況可分為兩類:主動過濾器和被動過濾器。滿足前兩種情況的過濾器稱為被動過濾器,滿足最後一種情況的過濾器稱為主動過濾器。
2 管道
管道作為過濾器之間資料流動的通道的軟體部件,它的主要功能是連線各個過濾器,充當過濾器之間資料流的通道。管道具有資料緩衝以及提高過濾器之間的並行性操作的作用。管道由資料緩衝區,向資料緩衝區讀和寫資料,判斷管道為空或已滿等操作定義組成
管道／過濾器模式的優點如下。
(l)體現了各功能模組的「黑盤」特性及高內聚、低耦合的特點。
(2)可以將整個系統的輸入，輸出行為看成是多個過濾器行為的簡單合成。
(3)支援軟體功能模組的重用。
(4)便於系統維護：新的過濾器可以新增到現有系統中來，舊的可以由改進的過濾器替換。
(5)支援某些特定的分析，如吞吐量計算、死鎖檢測等。
(6)支援並行操作，每個過濾器可以作為乙個單獨的任務完成。
管道，過漶器模式的缺點如下。
(1)通常導致系統處理過程的成批操作。
(2)需要設計者協調兩個相對獨立但又存在關係的資料流。
(3)可能需要每個過濾器自己完成資料解析和合成工作（如加密和解密），從而導致系統效能下降，並增加了過濾器具體實現的複雜性。
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