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管道 (软件)

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管道(pipeline),本源是使用消息传递进程间通信机制,它构成自链接起来的处理元素(进程线程协程函数等),它们被安置为每个元素的输出都是下一个元素的输入;这个名字类比于物理上的管道运输。在连贯的元素之间,通常会提供一定数量的缓冲区。在管道中流动的信息,经常是记录字节(stream),而管道的元素可以叫做过滤器英语Filter (software)。将元素连接成管道类似于函数复合英语Function composition (computer science)。在软件工程中,称之为管道与过滤器设计模式[1]

概述[编辑]

管道的概念是在Unix的发源地贝尔实验室Douglas McIlroy在Unix开发期间主张的[2][3]。与Unix的管道有关的更早期独立工作是Ken Lochner在1960年代为Dartmouth分时系统英语Dartmouth Time Sharing System开发的“通信文件”[4][5]Tony Hoare在1978年提出的通信顺序进程(CSP),进一步发展了McIlroy的管道,但它用于通信的无缓冲区通道不是第一类对象[6]CMS管道英语CMS Pipelines是开始于1980年的将管道想法向IBMVM/CMS英语VM (operating system)z/OS系统的移植[7]

狭窄些说,管道是线性的和单向的,最典型的是Unix shell最初提供的管道语法。但是这个术语有时也应用于更一般性的流(flow)。例如,一个基本上单向的管道,可以有在另一个方向上一些通信,叫做“返回通道”或“反向通道”,就像在lexer hack英语lexer hack中那样,也有管道可以是完全双向的。有着单向树和有向无环图拓扑的流[8][9],由于没有环路而相对简单,使得它们表现得类似于(线性的)管道,因此也可以宽泛的称为“管道”[10]

除了基于字节流(stream)的管道,还有对象管道。在对象管道中,处理元素输出对象而非文本。Windows PowerShell包含了一种内部的对象管道,在PowerShell运行时系统之内于函数之间传输.NET对象。在Limbo编程语言中的通道,是这种隐喻英语Scientific community metaphor的另一个例子。

管道和过滤器英语Filter (software),可以被看作使用字节流作为数据对象的一种形式的函数式编程;更具体的说,它们可以被看作是特定形式的I/O单子[11]

参见[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ Jorge L. Ortega-Arjona. The Pipes and Filters Pattern. A Functional Parallelism Architectural Pattern for Parallel Programming. January 2005.
  2. ^ Mahoney, Michael S. The Unix Oral History Project: Release.0, The Beginning. McIlroy: It was one of the only places where I very nearly exerted managerial control over Unix, was pushing for those things, yes. 
  3. ^ Advice for pipe from M. D. McIlroy.
  4. ^ http://www.cs.rit.edu/~swm/history/DTSS.doc
  5. ^ The Evolution of the Unix Time-sharing System页面存档备份,存于互联网档案馆).
  6. ^ Russ Cox, Bell Labs and CSP Threads页面存档备份,存于互联网档案馆).
  7. ^ VM and the VM Community, Melinda Varian
  8. ^ Tom Duff. Rc — The Plan 9 Shell. 1990.
  9. ^ Diomidis Spinellis, Marios Fragkoulis. Extending Unix Pipelines to DAGs. April 2017. IEEE Transactions on Computers PP(99):1-1. 
  10. ^ dgsh — directed graph shell.
  11. ^ "Monadic I/O and UNIX shell programming"

外部链接[编辑]