基于块或基于流的系统编程的最佳实践

Question

我正在尝试实现一个类似于 Labview 的系统（在 Java 中），其中一些模块能够
- 采购
- 下沉
- 穿越
数据。

每个块都有多个输入 (>= 0) 和多个输出 (>= 0)，并专门用于输入、输出和转换数据的功能。数据流表示为样本，取自各种设备（温度计、风速计、辐射传感器、功率计等）的现场测量。

每个样本都与一个 "epoch" 相关，这是一个捕获所有值的瞬间，从触发器开始（源块应该有一个特殊的触发器输入），因此来自一个时期的样本组应该与来自同一样本的其他样本。

例如，一个典型的区块链可以由一个源（温度传感器）表示，然后是一个平均器块（传递），最后是一个能够将数据记录到数据库中的接收器（接收器块）。

我已经实施了一个类似推送的策略，其中每个块都拥有 "next-block" 引用并在其上调用一个方法来传递要处理的数据。该策略在遇到块（如比较器块，具有两个浮点输入和一个布尔输出）需要基于相同样本时期输出比较值的情况之前一直有效。

问题是我无法找到并应用抽象此问题的模式。也许这类似于 Labview 或 Simulink 块在内部的工作方式，但我仍然没有成功找到 "best-practice"。我的 "push-policy" 的主要问题是，根据链的大小和深度，具有多个输入的块完成处理属于不同时期的样本（想象一个比较器块比较来自两个不同测量值的两个样本）。

提前感谢所有建议、技巧、最佳实践以及所有能够解决我的哲学问题而非编程问题的一切。

Answer 1

有趣的问题！

我建议将 "the block"（用盒子表示的功能单元）、拓扑（块如何连接的定义）和控制（实例化块、仲裁消息传递和进行流量控制导致块在正确的时间执行等）。 objective 是为了消除块之间的耦合（块之间应该完全不知道彼此）并创建一个任意可配置的系统。

以下是我对三个主要组成部分的看法：

拓扑结构

拓扑定义：拓扑的定义通常发生在资源文件中，而不是代码文件（应该是用户可配置的权限）。资源文件应该包含关于什么块的信息，它们的输入（输出通常可以从输入的知识中导出）并定义块可能具有的任何属性。例如，资源 JSON 文件可能如下所示：

[{ uniqueId:"1",
   type:"Number",
   val:0.3
 },
 { uniqueId:"2",
   type:"Sine",
   stepSize:0.1,
   initialOutput=0
 },
 { uniqueId:"3",
   type:"Multiplier",
   inputs:["1","2"],
   initialOutput=0
 },
 { uniqueId:"4",
   type:"Plotter",
   inputs:["3"],
 }]

控制

控制机制首先读取拓扑定义（不要忘记验证），然后使用此信息实例化块组件并创建消息传递基础结构，使用每个块具有的输入知识将块组件连接在一起（将每个输入视为一个单独的消息队列）。特别是控制器需要确定每个时间步中块的执行顺序。在每个时间步，控件都会执行几个步骤，首先从区块链的开头开始，将输出推送到 "listening" 的输入队列。执行下一层块。将输出推送到下一层块等。（或类似的其他策略。）

阻止

这些块基本上只知道如何接受给定的输入和 return 合适的输出。

顺便说一句，您可以研究的另一个类似系统是电气工程师使用的电路仿真程序（如 Spice）。这些通常包括电路组件（您的块）、节点列表文件（拓扑定义）和某种模拟运行时。

反正这是我的想法..

Answer 2

这种问题可以通过同步输入来解决。

在LabVIEW VI中，输入都是在VI启动时定义的。因此，它们都具有相同的时代。通过不同路径工作需要多长时间的差异就变得没有实际意义了。

在多个 VI 处理一个数据集的情况下，有一个 VI 每个周期从源收集一次所有数据。该代码分为三个阶段。收集数据。处理数据。输出数据。这意味着所有源数据都具有相同的纪元。

对于控制应用程序，这种同步对于使控制系统数学稳定至关重要。

基于块或基于流的系统编程的最佳实践

Best practices in block based or flow based system programming

implementation

design-patterns