在程式設計中，數據流程編程是一種程式設計範式，它將程式建模為數據在運算（operation）之間流動的有向圖，從而實現了數據流程原理和架構。數據流程程式語言，共用了純函數式語言的某些特徵，比如單賦值，並且開發它們的動因，通常是為了向更適合數值處理的語言，增加函數式程式設計概念。
歷史
先驅的數據流程語言是BLODI（BLOck DIagram），它是John Larry Kelly, Jr.、Carol Lochbaum和Victor A. Vyssotsky專門開發的，用於採樣數據系統[1]。最初開發更常規的數據流程語言，是為了使並列編程更加容易。在1966年Bert Sutherland的博士論文《電腦過程的線上圖形規定》中[2]，Sutherland建立了第一個圖形數據流程編程框架。
數據流程編程，是1960年代由Jack Dennis和他在MIT的研究生開創[3]。為了避免混淆於數據流程計算或數據流程架構[4]，它基於了非確定型機器範式，一些作者使用術語「數據串流」（datastream）替代「數據流程」。
後續的數據流程語言，大多是在大型的超級電腦實驗室中開發的。其中最流行的是1983年發行的SISAL，它是勞倫斯利弗莫爾國家實驗室開發的。SISAL看起來很像大多數的陳述式驅動語言，但是變數必須是單賦值的。這允許編譯器容易的辨識輸入和輸出。SISAL已經發展出了很多分支，包括SAC，即單賦值C語言，它力求儘可能的接近流行的C程式語言。
在1980年代早期，美國海軍開發了ACOS和SPGN（訊號處理圖式表示法）。它今天仍用於很多實戰平台中[5]。更激進的概念是Prograph，在其中程式用螢幕上的圖形來構造，而變數被完全替代為連接輸入和輸出的連線。
數據流程已被提議，用作規定分散式系統構件的全域行為的抽象方法：在現場分散式對象編程模型中，使用分散式數據流程來儲存和溝通狀態，因而它們扮演了類似於類Java程式語言中變數、欄位和參數的角色。
特性
傳統上，程式被建模為，按照特定次序發生的一系列運算；這稱為指令式編程，這種編程方式也叫做順序式[6]、程序式[7]、控制流程[7]（意指程式選擇某個特定路徑）。程式聚焦於命令，符合於馮·諾伊曼的順序式編程願景[6]，而數據通常是「靜止的」[7]。
與之相對，數據流程編程強調了數據的流動，並將程式建模為一系列的連接。顯式的定義輸入和輸出的連接運算，它的功能類似於黑箱[7]。一個運算在它的所有輸入成為有效時立即執行[8]。因此，數據流程語言是天然並列的，並可在大型的、去中心化的系統上運作[6][9][10]。
電腦編程的關鍵概念之一，是狀態（state）的概念，它本質上是在系統中各種狀況的快照（snapshot）。多數程式語言需要相當數量的狀態資訊，它們通常對編程者是隱蔽的，電腦自身經常完全不知道哪部份資訊編碼了持久狀態。這是一個嚴重問題，因為在並列處理機器中，狀態資訊需要在多個處理器之間共用。多數語言強制編程者增加額外代碼，來指示哪些數據和哪部份代碼，對於狀態而言是重要的。這種代碼趨向於在效能方面是代價昂貴的，並且難於閱讀和除錯。
如果將順序式程式想像為，在任務（運算）之間移動的一個單一工人，則數據流程程式，更像是在一個裝配線上的一系列工人，每個人都在材料可獲得的時候，作一份特定任務。因為運算只關心數據輸入的可獲得性，它們沒有隱蔽的狀態要追蹤，都是同時「準備好的」。
數據流程程式，可以用不同方式來體現。一個傳統程式，通常體現為一系列的正文指令，可以合理的描述一個串行系統，它在小型單一用途的，接收、處理並返回的工具之間，用管道連通數據。數據流程程式開始於一個輸入，可能有命令列參數，並說明數據被怎樣使用和修改。數據的流程是顯式的，經常用連線或管道來說明。
在編碼方面上，數據流程程式，可以被實現為一個雜湊表，具有以可唯一性辨識的輸入作為鍵（key），用它來尋找轉至指令的指標。當任何運算完成時，程式逐項掃描運算的一個列表，直到找到第一個全部輸入都當前有效的運算，並執行它。當運算結束時，它典型的會輸出數據，因而使得另一個運算變為有效。
對於並列運算，只有這個列表需要被共用；它是整個程式的狀態。因此維護狀態的任務，從編程者移交給了語言的執行時系統。在有着單一處理器核心的機器上，設計用於並列運算的實現，只會簡單的產生開銷，要完全去掉這種開銷，可以使用一種不同的執行時系統。
語言
數據流程程式語言包括：
- ASCET
- AviSynth，用於影片處理的手稿語言
- BMDFM，二進制模組數據流程機器
- CAL
- Cuneiform，函數式工作流程語言
- CMS管道
- Hume
- Id
- Joule
- Agilent VEE
- KNIME，一個免費和開源的數據分析、報表和整合平台
- LabVIEW[8]
- Linda
- Lucid[7]
- Lustre
- Max/MSP
- Microsoft可視程式語言
- Orange，一個開源的可視編程工具用於數據探勘、統計數據分析和機器學習
- Oz
- Pipeline Pilot
- Prograph
- Pure Data
- Quartz Composer
- SAC，單賦值C語言
- SIGNAL，啟用多時鐘規定的面向數據流程的同步語言
- Simulink
- SISAL
- SystemVerilog，一種硬件描述語言
- Verilog，在2009年被吸收入SystemVerilog標準的硬件描述語言
- VHDL，一種硬件描述語言
- XEE (Starlight)，XML工程環境
- XProc
應用編程介面
- Apache Beam：Java/Scala SDK，統一的串流（和批次）處理，支援多種執行引擎（Apache Spark、Apache Flink、Google雲平台等）。
- Apache Flink：Java/Scala庫，允許串流（和批次）計算執行於分散式Apache Hadoop（或其他）叢集之上。
- SystemC：C++庫，主要用於硬件設計。
- TensorFlow：基於數據流程編程的一個機器學習庫。
參見
參照
外部連結
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