管道/过滤器风格-软件系统分析与体系结构设计

20世纪70年代初，DougMcIlory等人首次提出了管道/过滤器的概念并将其应用于UNIX最初版本当中。1996年，Frank Buschmann、Mary Shwa和David Garlany等人先后提出了管道/过滤器软件体系结构风格。

在管道/过滤器风格的软件体系结构中，每个构件都有一组输入和输出，构件首先读取输入的数据流，经过内部处理，产生输出数据流。这个过程通常通过对输入流的变换及增量计算来完成，所以在输入被完全消费之前，输出便产生了。过滤器与过滤器之间无需进行状态信息的交互，各过滤器不受其他任何过滤器的影响，无需知道它的输入管道和输出管道的存在，仅需要对输入管道和输入数据进行限制，就能保证在管道的输出数据流有相应的内容。

图9－1　管道/过滤器风格的软件体系结构

在这种风格中构件被称为过滤器，连接件就像用于数据流传输的管道，将一个过滤器的输出传到另一个过滤器的输入。此风格特别重要的地方在于过滤器必须是独立的实体，不能与其他的过滤器共享数据，而且过滤器不知道它上游和下游的标识。

管道/过滤器风格的优点在于：(www.xing528.com)

（1）将整个系统的输入和输出行为理解为单个过滤器行为的叠加与组合，可以将问题分解，化繁为简。

（2）任何两个过滤器，只要它们之间传送的数据遵守共同的规约就可以相连接。每个过滤器都有自己独立的输入/输出接口，如果过滤器间传输的数据遵守其规约，只要用管道将它们连接就可以正常工作。

（3）系统易于维护和升级。在管道/过滤器风格的软件体系结构中，只要遵守输入和输出数据的规约，任何一个过滤器都可以被另一个新的过滤器代替，也可为增强程序功能而添加新的过滤器。

（4）支持并发执行。每个过滤器作为一个单独的执行任务，可以与其他过滤器并发执行。过滤器的执行是独立的，不依赖于其他过滤器。

注意，管道/过滤器风格虽然不是按面向对象方法建立的，但是完全可以与面向对象思想结合起来，优化原有的体系结构。例如，可以先按照管道/过滤器风格建立系统的体系结构，然后应用面向对象的方法设计和实现具体的过滤器及管道。