第04章 05 VTK中两个处理管道相关类的说明

在 VTK（Visualization Toolkit）中，vtkPipeline 和 vtkExecutive 是两个关键的类，用于管理和执行数据处理管道。下面将详细论述这两个类的功能、特点，并结合源代码进行说明。

vtkPipeline 类

1. 设计目的

vtkPipeline 类的主要目的是管理和组织数据处理管道。它负责协调管道中各个处理对象（如过滤器、映射器等）之间的数据流动和执行顺序。通过 vtkPipeline，VTK 能够高效地管理和调度复杂的可视化任务。

2. 主要功能

• 数据请求管理：vtkPipeline 负责管理数据的请求和更新，确保数据在需要时被正确生成和更新。
• 执行顺序控制：vtkPipeline 负责确定处理对象的执行顺序，确保数据按正确的顺序流经各个处理对象。
• 错误处理：vtkPipeline 提供错误处理机制，确保在数据处理过程中出现错误时能够及时捕获和处理。

3. 特定优势

• 模块化设计：vtkPipeline 可以轻松地添加新的处理对象，并管理它们之间的依赖关系，从而提高了系统的可扩展性。
• 懒惰计算：vtkPipeline 实现了懒惰计算（lazy evaluation），即只有在需要时才计算数据，减少了不必要的计算开销。
• 并行处理：vtkPipeline 可以管理和调度多个处理对象的并行执行，提高处理速度。

4. 源代码说明

vtkPipeline 类在 VTK 中是一个抽象类，实际的管道管理由具体的派生类实现。以下是 vtkPipeline 类的部分源代码：

class VTKCOMMONEXECUTIONMODEL_EXPORT vtkPipeline : public vtkObject
{
public:
  vtkTypeMacro(vtkPipeline, vtkObject);
  void PrintSelf(ostream& os, vtkIndent indent) override;

  // Description:
  // Get the Executive corresponding to the pipeline.
  virtual vtkExecutive* GetExecutive() = 0;

  // Description:
  // Set the Executive to manage the pipeline.
  virtual void SetExecutive(vtkExecutive*) = 0;

  // Description:
  // Request data from the pipeline.
  virtual int RequestData(vtkInformation* request,
                          vtkInformationVector** inputVector,
                          vtkInformationVector* outputVector) = 0;

  // Description:
  // Update the pipeline.
  virtual void Update() = 0;

  // Description:
  // Propagate request up the pipeline.
  virtual int ProcessRequest(vtkInformation* request,
                             vtkInformationVector** inputVector,
                             vtkInformationVector* outputVector) = 0;

protected:
  vtkPipeline();
  ~vtkPipeline() override;

private:
  vtkPipeline(const vtkPipeline&) = delete;
  void operator=(const vtkPipeline&) = delete;
};

vtkExecutive 类

1. 设计目的

vtkExecutive 类的主要目的是具体管理和调度管道中各个处理对象的执行过程。它是 vtkPipeline 的执行引擎，负责协调数据的请求和更新操作。

2. 主要功能

• 执行协调：vtkExecutive 负责协调各个处理对象的执行过程，确保它们按正确的顺序和方式执行。
• 数据请求处理：vtkExecutive 处理数据请求，确保数据对象按需生成和更新。
• 资源管理：vtkExecutive 管理处理对象所需的资源，如内存和计算资源。
• 状态管理：vtkExecutive 维护处理对象的执行状态，确保每个处理对象在正确的时间点执行。

3. 特定优势

• 灵活性：vtkExecutive 支持多种执行策略，可以根据具体需求选择不同的执行方式，如顺序执行、并行执行等。
• 高效调度：vtkExecutive 通过高效的调度机制，确保数据处理过程中的资源利用最大化。
• 可扩展性：vtkExecutive 提供扩展点，允许开发者自定义执行策略，从而满足特定应用的需求。

4. 源代码说明

vtkExecutive 类在 VTK 中也是一个抽象类，实际的执行管理由具体的派生类实现。以下是 vtkExecutive 类的部分源代码：

class VTKCOMMONEXECUTIONMODEL_EXPORT vtkExecutive : public vtkObject
{
public:
  vtkTypeMacro(vtkExecutive, vtkObject);
  void PrintSelf(ostream& os, vtkIndent indent) override;

  // Description:
  // Set the algorithm that this executive is managing.
  virtual void SetAlgorithm(vtkAlgorithm* algorithm) = 0;

  // Description:
  // Get the algorithm that this executive is managing.
  virtual vtkAlgorithm* GetAlgorithm() = 0;

  // Description:
  // Process a request from the pipeline.
  virtual int ProcessRequest(vtkInformation* request,
                             vtkInformationVector** inInfoVec,
                             vtkInformationVector* outInfoVec) = 0;

  // Description:
  // Request data from the algorithm.
  virtual int RequestData(vtkInformation* request,
                          vtkInformationVector** inputVector,
                          vtkInformationVector* outputVector) = 0;

  // Description:
  // Update the algorithm.
  virtual void Update() = 0;

protected:
  vtkExecutive();
  ~vtkExecutive() override;

private:
  vtkExecutive(const vtkExecutive&) = delete;
  void operator=(const vtkExecutive&) = delete;
};