基于块或基于流的系统编程的最佳实践答案

【问题标题】：Best practices in block based or flow based system programming基于块或基于流的系统编程的最佳实践
【发布时间】：2015-05-19 16:07:32
【问题描述】：

我正在尝试实现一个类似于 Labview 的系统（在 Java 中），其中一些块能够
- 采购
- 下沉
- 传递
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、辐照传感器、功率计等）的现场测量数据。

每个样本都与一个“纪元”相关，即从触发器开始捕获所有值的瞬间（源块应具有特殊的触发输入），因此来自纪元的样本组应与其他样本一起处理来自同一个。

例如，典型的区块链可以由源（温度传感器）表示，然后是平均块（传递），最后是能够将数据记录到数据库中的接收器（接收器块）。

我已经实现了一个类似推送的策略，其中每个块都拥有“下一个块”引用并在其上调用一个方法，将数据传递给处理。在遇到块（如比较器块，具有两个浮点输入和一个布尔输出）需要输出基于相同样本时期的比较值的情况之前，此策略可以完美运行。

问题是我无法找到并应用抽象这个问题的模式。也许这类似于 Labview 或 Simulink 块在内部工作的方式，但我仍然没有成功找到“最佳实践”。我的“推送策略”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的两个样本）。

在此先感谢您提供的所有建议、技巧、最佳实践以及能够解决我比编程更哲学的问题的一切。

【问题讨论】：

你能澄清一下“比较块”的问题吗？是否因为 2 个输入在不同时间出现的时间有问题？
要回答您的最佳实践问题，您可能会发现诸如此类的企业解决方案很有趣（无从属关系）inductiveautomation.com/scada-software
我知道已经有商业解决方案在做我的工作。由于我必须从头开始编写软件并且我有特殊要求，因此我的选择倾向于概念验证和最佳实践搜索。您正在解决的比较器块问题之所以发生，是因为在仅由事件驱动的环境中移动，时间变得至关重要。

标签： design-patterns block implementation flow

【解决方案1】：

有趣的问题！

我建议将“块”（以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控制）的概念分开导致块在正确的时间执行等..)。目的是消除块之间的耦合（块之间应该完全不知道彼此）并创建一个可任意配置的系统。

以下是我对三个主要组成部分的看法：

拓扑

拓扑定义：拓扑的定义通常出现在资源文件中，而不是代码文件（应该是用户可配置的权限）。资源文件应该包含有关哪些块、它们的输入（输出通常可以从输入的知识中得出）的信息，并定义一个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），然后使用此信息来实例化块组件并创建消息传递基础架构，使用每个块具有的输入知识将块组件连接在一起（处理每个输入作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“正在侦听”的输入队列。执行下一层块。将输出推送到下一层块等。（或其他类似的策略。）

屏蔽

这些块基本上只知道如何获取给定的输入并返回合适的输出。

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（您的模块）、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..

【讨论】：

你的想法是一个很好的理论起点。我使用您提供的信息扩展了我的阅读内容，最后偶然发现了一个名为“反应式编程”的概念。您的建议和关于 RP 的概念之间的结合可能是一个解决方案，我正在使用 RxJava 实现概念验证。

【解决方案2】：

这类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变得没有实际意义。

如果多个 VI 处理一个数据集，则有一个 VI 每个周期从源收集一次所有数据。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，这种同步对于使控制系统数学稳定至关重要。

【讨论】：