在软件开发中，管道和过滤器设计模式是一种常见的架构模式，用于构建处理数据流的系统。这种模式涉及到源对象创建消息，过滤器对象转换消息，以及接收器对象消费消息。传统的多线程编程需要开发者手动管理线程、锁和其他并发机制，这可能会导致复杂的代码和潜在的错误。而并发和协调运行时（CCR）提供了一种声明式编程方式，允许开发者专注于定义要执行的操作，而不需要关心线程和锁的具体实现。
管道和过滤器设计模式在多线程编程中非常实用，它允许将数据处理过程分解为一系列的步骤，每个步骤可以独立地执行。这种模式的实现通常涉及到线程的创建和管理，以及线程间通信的同步机制。然而，这些任务往往非常复杂，容易出错。CCR提供了一种简化的编程模型，使得开发者可以更轻松地实现并发程序。
CCR是微软推出的一个并发编程框架，它允许开发者以声明式的方式编写并发代码。在CCR中，开发者定义了一组操作，然后由CCR负责调度这些操作的执行。这种方式大大简化了并发编程的复杂性。
下面是一个CCR的基础声明示例：
using (Dispatcher dispatcher = new Dispatcher(0, "CCR Threads")) {
DispatcherQueue dq = new DispatcherQueue("Pipeline DispatcherQueue", dispatcher);
}
在这个示例中，Dispatcher对象持有一个线程池，第一个参数指定了线程池中的线程数量。如果设置为0，则CCR会自动根据处理器的数量来分配线程。DispatcherQueue对象则用于管理待执行的委托列表。
在CCR中实现管道和过滤器模式，需要定义一系列的端口（Port），这些端口用于接收和发送消息。每个端口可以关联一个或多个处理方法，这些方法在消息到达时被调用。
以下是一个CCR中注册三个方法监听三个端口的代码示例：
public void Initialize(DispatcherQueue dispatcherQueue, PortSet<CorrectPinMessage> inputPort, PortSet<OpenAlarm> outputPort) {
...
Arbiter.Activate(
dispatcherQueue,
Arbiter.Interleave(
new TeardownReceiverGroup(),
new ExclusiveReceiverGroup(
Arbiter.Receive(
true, _timeoutPort, HandleTimeout)),
new ConcurrentReceiverGroup(
Arbiter.Receive(
true, InputPort.P0, HandleSuccessMessage),
Arbiter.Receive(
true, InputPort.P1, HandleFailureMessage))));
}
在这个示例中，Arbiter.Activate方法用于激活一个或多个接收器组。每个接收器组可以包含多个接收器，它们监听不同的端口。当消息到达指定的端口时，相应的处理方法会被调用。
在CCR中实现状态机，需要为每个工作单元（例如，一个工人）创建一个状态机。状态机用于跟踪和响应事件，例如工人输入正确的PIN或错误的PIN。
以下是一个状态机的简化实现：
class WorkerStateMachine {
public void HandleCorrectPin(CorrectPinMessage message) {
// 更新状态
}
public void HandleIncorrectPin(IncorrectPinMessage message) {
// 更新状态
}
}