知名的 Pipeline 模式

unix 的 pipeline

cat helloworld.txt | grep "hello world" | rev | > output.txt

读取文本内容，并过滤 “hello world”，然后反转字符，将最终结果输出到 output.txt

Web 框架中间件

Laravel 中的管道

Laravel 在框架中很多地方都使用了管道，最常见的就是中间件实现。当请求最终到达控制器动作被处理前，会经过一系列的中间件。每个中间件都有一个独立的职责，例如，设置 Cookie / 判断是否登录以及阻止 CSRF 攻击等。

每个阶段都会对请求进行处理，如果请求通过就会被传递给下一个处理，不通过就会返回相应的 HTTP 响应。

其实何止是 Laravel，Python 中的 Django 同样如此。

struct.png

也就是说，每一个请求都是先通过中间件的 process_request 函数，这个函数返回 None 或者 HttpResponse 对象，如果返回前者，继续处理其他中间件，如果返回一个 HttpResponse，就处理终止，返回到页面上。Django 中把中间件叫做 hook(钩子)。

struct2

struct2.png

中间件，完整链路。所谓的中间件不就是 Pipeline 模式吗？

Pipeline 的特点

管道就像一个流水线，把复杂的问题的解决方案分解成一个个处理单元，然后依次处理，前一个处理单元的结果也是第二个模块的输出。

这些处理步骤通常会放在一个数组里，方便迭代这个数组时顺序执行

Pipeline 结构

Pipeline的类模型由 Pipeline/ Valve/ Context 组成。Pipeline 代表执行流，

Valve代表执行流中的一个节点，Context 是执行时的上下文信息，它一般由两部分组成：request/response + 当前流的执行状态。

有的系统只能有一个 Pipeline, 有的则允许配多个。在 Struct2 中，一个 interceptor 的组合，就代表一个 Pipeline;多种组合，意味着多个 Pipeline.

Pipeline 用法

有的 Pipeline 流是在同一个层次上，每个 valve 处理的 request / response 对象是同质的。比如 servlet filter 和各种 MVC 框架，所处理的事情都是 web 层，所处理的 context 对象就是 http request 或者框架自定义的 javabean。

有的 pipeline 流则是纵向的，从上层流到下层，或从下层流到上层，这时每个 valve 所处理的 request / response 对象一般是异构的。协议栈就是个典型的例子：下层 valve 处理字节流，上层处理字符流。不过，为了适应 pipeline 的架构，这些异构的 context 对象必须有共同的基类，并且把这个基类作为各个 valve 的输入参数。

从请求处理的角度来说，Pipeline 可以代表整个执行流，也可以用作请求被最终处理前的 Interceptor. Webx, netty 中的 Pipeline 会将最有一个 Valve 作为请求处理者(一般称为 Request Handler), 而 servlet filter 和 struct2 interceptor 只作为请求拦截、加工，真正处理请求的是 servlet 和 action

pipeline 程序流

一个完整的 Pipeline 执行流一般是一个环路：Valve1 => Valve2 => Valve3 => Valve2 => Valve1, 从拦截的角度讲，valve 既是前置拦截(下一个 valve 执行前)，又是后置拦截(下一个 valve 执行后)

为了达到前后双拦截的目标，程序有两种方法。有一种是使用了 foreach 方法分别执行每个拦截器的前置拦截方法，然后又以相反的顺序分别执行每个拦截器的后置拦截方法。这种方法比较直观，Spring MVC Interceptor 就是这种。

主流的拦截做法，把一个 valve 的执行嵌套在前一个 valve 的执行里面；每个 valve 的执行会有一句"nextValve.invoke()", 然后在这句代码前后做一些拦截。这种方式有点费解，而且由于嵌套过多容易造成比较深的调用栈；不过它有一个好处：更方便地中断执行并处理异常。

执行流程必须提供中断机制和异常处理机制，比如鉴权 filter 发现用户未登录时需立即返回 403 并中断流，当一个 valve 出现异常时这个异常需要被捕捉、处理。如果 Valve 是嵌套执行的，这些机制会很方便实现：鉴权 filter 发现用户未登录，不调用 nextValue.invoke() 即可中断 pipeline；至于异常处理，Struct2 默认使用 ExceptionMappingInterceptor 作为 Pipeline 中的第一个 valve，它会把 nextIntercetpor.invoke() 放在自己 try/catch 中。如果 valve 不是嵌套执行，而是由pipeline 通过 forEach 编排执行的，那么这些非正常流的“扳道工”职责必须由 pipeline 自己来承担，这可能会使 pipeline 不够精简；如果来了新的逻辑(比如异步执行)，又得改 pipeline，导致 pipeline 不太稳定。

pipeline 设计模式

一个 pipeline 结构可以做成一个单例，另外做一个 PipelineContext 代表 Pipeline 当前的执行流，至于 Valve，它相当于 stateless service 做成单例即可。

Pipeline 的优点

对于每个处理单元又可以打补丁，做监听。(这就是切面编程了)

这些处理步骤的代码还可以被其他不同的解决方案复用；

在复杂进程中添加、移除和替换子任务非常轻松。

Pipeline 的使用场景

参考文件