Программирование потоков данных (англ. dataflow programming) — подход к программированию, при котором программа моделируется в виде орграфа потока данных между операциями, подобного диаграмме потока данных. Развивается в программной инженерии с 1970-х годов[1].
Естественное визуальное представление наряду с поддержкой параллелизма являются двумя привлекательными для разработчиков свойствами данной парадигмы[1]. Разумеется, программирование потоков данных необязательно сопряжено с инструментами визуального программирования.
Программисты Unix знакомы с программированием потоков данных, так как в командной оболочке этой системы применяются именованные каналы и другие подобные средства межпроцессного взаимодействия[2].
Основой работы программ потоков данных (dataflow) является активация вычислений на узлах (node), которые можно считать чёрными ящиками, вызываемая изменениями, обновлениями входных данных. Узел (в модели — вершина графа) представляет из себя элемент, который производит обработку данных на входе, преобразуя их в данные на выходе. Работа узла в течение периода активации считается единичным вычислением. Узлы посылают и принимают данные через порты (port) — точки соединения дуг (рёбер графа) и узлов. Порты — всё, что связывает узел с окружением. Для различения узлы могут иметь имена. Результат вычисления узла часто, но не обязательно, является функцией входных данных, то есть, результат может изменяться со временем. Вычислительная работа узла называется активацией (activation, firing). В активированном состоянии узел берёт входные данные, производит вычисления, отдаёт выходные данные в соответствующие порты. Передаваемые данные независимо от их типа называются токенами (token). Токены поступают по дугам (их можно называть рёбрами, связями, соединениями). Появление данных на входящей дуге может вызывать активацию узла. Обычно принято, что в дуге находится не более одного токена, но в теории можно создать и модели с неограниченной ёмкостью. В более разработанных моделях дуги могут сливаться в одну или разветвляться[3][4].
В результате программирования получается программа потоков данных — ориентированный граф. Все пути взаимодействия элементов явно задаются программистом. В простейшем случае конвейерной обработки (pipeline dataflow) элементы можно задать последовательностью единичных вычислений. Вычисления производятся по очереди, при поступлении токенов на вход. Такая схема называется выполнением, управляемым данными (data-driven execution)[3].
В программировании потоков данных можно применять и более сложные конфигурации, чем конвейер. В частности, следующие возможности могут быть добавлены к простейшей модели (в той или иной комбинации)[3]: