【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不會(huì)導(dǎo)致 應(yīng)用軟件做大面積 的 改變， 是本文研究的一個(gè)重要問(wèn)題。 與課題相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及成果 工作流技術(shù)綜述 工作流 起源于 辦公自動(dòng)化領(lǐng)域， 它是針對(duì)日常工作中具有固定程序的活動(dòng)而提出的一個(gè)概念 [1]。提出的目的是通過(guò)將工作分解成定義良好的任務(wù)、角色，按照一定的規(guī)則和過(guò)程來(lái)執(zhí)行這些任務(wù)并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到提高辦事哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 2 效率、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。 工 作流的標(biāo)準(zhǔn)化工作也取得了一定的進(jìn)展，目前工作流的規(guī)范主要有： 工作流管理聯(lián)盟 (Workflow Management Coalition, WfMC)提出的參考模型和XPDL 規(guī)范 ， OMG 提出的 Workflow management facility，微軟、 BEA、 IBM等聯(lián)合提出的 BPEL， ebXML39。s BPSS 等等。其中以 WfMC 的貢獻(xiàn)最為突出，WfMC 是 在 工作流 領(lǐng)域 中 第一個(gè)致力于標(biāo)準(zhǔn)化工作的 組織 ， 創(chuàng)建于 1993 年 。 WfMC 發(fā)布的參考模型定義了 工作流管理系統(tǒng) 和其他相關(guān)部分之間的接口 ，WfMC 的另一項(xiàng)成果 XPDL 規(guī)范定義了描述 工作流 聲明部分的 XML 結(jié)構(gòu)。 目前在國(guó)內(nèi)外， 參考模型和 XPDL 被大多數(shù)學(xué)者和企業(yè)認(rèn)為是 目前最好的規(guī)范。 由于研究工作流的組織和機(jī)構(gòu)非常龐大，導(dǎo)致了 工作流的定義 也存在多種 。 WfMC 對(duì)工作流的定義為： 工作流是一類(lèi)能夠完全或者部分自動(dòng)化執(zhí)行的經(jīng)營(yíng)過(guò)程，它根據(jù)一系列過(guò)程規(guī)則，文檔、信息或任務(wù)能夠在不同的執(zhí)行者之間進(jìn)行傳遞與執(zhí)行 [2]。 Geakopoulos 給出的工作流定義 是將一組任務(wù)組織起來(lái)完成某個(gè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程 。在工作流中定義了任務(wù)的觸發(fā)順序和觸發(fā)條件，每個(gè)任務(wù)可以由一個(gè)或多個(gè)軟件系統(tǒng)完成 ，也可以由一個(gè)或一組人完成，還可以由一個(gè)或多個(gè)人與軟件系統(tǒng)協(xié)作完成。任務(wù)的觸發(fā)順序和觸發(fā)條件用來(lái)定義并實(shí)現(xiàn)任務(wù)的觸發(fā)、任務(wù)的同步和信息流的傳遞 [3]。 IBM Almaden 研究中心給出的工作流定義 為 ： 工作流是經(jīng)營(yíng)過(guò)程的一種計(jì)算機(jī)化的表示模型，定義了完成整個(gè)過(guò)程所需用的各種參數(shù)。這些參數(shù)包括對(duì)過(guò)程中每一個(gè)步驟的定義、步驟間的執(zhí)行順序、條件以及數(shù)據(jù)流的建立、每一步驟由誰(shuí)負(fù)責(zé)以及每個(gè)活動(dòng)所需要的應(yīng)用程序 [4]。 而 工作流管理系統(tǒng)是 一個(gè)軟件系統(tǒng)，它完成工作流的定義和管理，并按照在計(jì)算機(jī)中預(yù)先定義好的工作流邏輯推進(jìn) 工作流實(shí)例的執(zhí) 行 [5,6]。 工作流管理系統(tǒng)在最高層上可表現(xiàn)為提供三個(gè)功能塊的支持 [7]： (1)系統(tǒng)創(chuàng)建時(shí)間功能 工作流過(guò)程及其組成活動(dòng)的定義和建模。 (2)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的控制功能 在其運(yùn)行環(huán)境中管理工作流過(guò)程，并連續(xù)地處理組成一個(gè)過(guò)程的各活動(dòng)。 (3)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間 功能 用戶(hù)與處理各活動(dòng)步驟的 外部應(yīng)用程序或者 IT 應(yīng)用工具之間的交互。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 3 現(xiàn)有的工作流 建模方法 及存在問(wèn)題 模型是用文字、圖形、圖表、符號(hào)關(guān)系式以及實(shí)體模樣等描述所認(rèn)識(shí)到的客觀(guān)對(duì)象的一種簡(jiǎn)化表示形式。它是人們?yōu)榱搜芯亢徒鉀Q客觀(guān)世界中存在的各種問(wèn)題 而對(duì)客觀(guān)現(xiàn)實(shí)經(jīng)過(guò)抽象思維后得到的 [8]。 工作流模型是對(duì)工作流的抽象表示，也就是對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程的抽象表示。工作流管理建立階段的功能主要是完成經(jīng)營(yíng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)化的定義，也就是完成過(guò)程建模的任務(wù) [9]。由于需要在計(jì)算機(jī)環(huán)境下運(yùn)行，所以，工作流模型既要讓人讀懂，也要讓計(jì)算機(jī)能夠讀懂并能解釋所定義的業(yè)務(wù)過(guò)程。也正是因?yàn)槿绱?，?jiǎn)單的業(yè)務(wù)過(guò)程通過(guò)語(yǔ)言或文字就可以表達(dá)完全，無(wú)需建立明確的模型，而描述企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的工作流則必須建立相應(yīng)的工作流模型才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)流程的工作流管理，尤其是對(duì)那些實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的并行執(zhí)行流程的業(yè)務(wù)過(guò)程 ，只有建立它們的計(jì)算機(jī)化的模型才可能對(duì)流程的執(zhí)行情況進(jìn)行有效的監(jiān)控。 現(xiàn)今的 工作流建模方法主要有基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、 Petri 網(wǎng)、語(yǔ)言行為理論、活動(dòng)與狀態(tài)圖以及擴(kuò)展事務(wù)模型的建模方法。大多數(shù)工作流研究都是從描述過(guò)程開(kāi)始的，比如流程圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圖以及 Keller 等人提出的 事件過(guò)程鏈模型 (Eventdriven Process Chain, EPC)等等。 基于 XML 的典型業(yè)務(wù)過(guò)程定義語(yǔ)言是 BPMI 維護(hù)的 BPML， 其他類(lèi)似的語(yǔ)言還包括： BPQL、 WSFL、XLANG、 BPEL、 WSCDL、 XPDL 等。 基于活 動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法是以活動(dòng)和活動(dòng)之間的關(guān)系為基礎(chǔ) 對(duì) 工作流 進(jìn)行建模。這種 方法的 優(yōu)點(diǎn) 是直觀(guān) 并且 易于理解 ，因此 目前 很多 工作流管理系統(tǒng)都采用這種方法 建立工作流模型 。 這種方法的缺點(diǎn)是其相關(guān)理論研究 偏少，因?yàn)檫@種方法強(qiáng)調(diào) 了工作流墨西哥能的 直觀(guān)性和易理解性，而直觀(guān)性和易理解性通常與系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)關(guān)系密切 [10,11]。 Petri 網(wǎng)是完全形式化的，可以對(duì)模型進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和分析，非常易于計(jì)算機(jī)理解和自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。因此基于 Petri 網(wǎng)的工作流建模和分析得到了廣泛的發(fā)展。但基于 Pertri 網(wǎng)的工作流模型有著模型不直觀(guān)的缺點(diǎn)，導(dǎo)致了 其不易被非專(zhuān)業(yè)人員理解和溝通 [12~15]。 基于狀態(tài)和活動(dòng)圖的建模方法是一種介于 Petri 網(wǎng)模型和圖形化模型之間的建模方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是易學(xué)習(xí)和易理解，并且比圖形化模型容易驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是可視性效果和可理解性較差，模型驗(yàn)證工作也比基于 Petri 網(wǎng)的建模方法復(fù)雜 [16]。 基于事務(wù)模型的建模方法 來(lái)源 于數(shù)據(jù)庫(kù)研究領(lǐng)域，事務(wù)處理對(duì)于維護(hù)數(shù)據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 4 庫(kù)的正確性、一致性和出錯(cuò)恢復(fù)都具有重要意義 [17~19]，在工作流模型中引入事務(wù)概念可以提高工作流管理系統(tǒng)的可靠性。 基于語(yǔ)言行為理論的建模方法 [20]是 從客戶(hù)方和服務(wù) 方之間的語(yǔ)言行為交互上對(duì)工作流進(jìn)行建模， ActionFlow 就是采用語(yǔ)言行為理論的工作流模型。 工作流引擎綜述 及 其不足 工作流引擎是一個(gè)為工作流實(shí)例的執(zhí)行提供運(yùn)行服務(wù)環(huán)境的軟件，它是工作流執(zhí)行服務(wù)的核心，是執(zhí)行企業(yè)經(jīng)營(yíng)流程的“業(yè)務(wù)操作系統(tǒng)”的內(nèi)核。工作流引擎主要提供兩類(lèi)工作流執(zhí)行服務(wù)：一類(lèi)是負(fù)責(zé)響應(yīng)來(lái)自工作流管理器接口的所有消息，這種工作流執(zhí)行服務(wù)是常駐的；另一類(lèi)負(fù)責(zé)維護(hù)各自的流程實(shí)例的執(zhí)行，這種服務(wù)則是隨著流程實(shí)例的產(chǎn)生而開(kāi)始，隨著流程實(shí)例的結(jié)束而終止的 [1]。 目前工作流引擎產(chǎn)品數(shù)量相當(dāng)多，其中有軟件制 造商所提供的商業(yè)產(chǎn)品，也有一些由個(gè)人或自由組織所發(fā)起的開(kāi)源項(xiàng)目?？梢詮?四 個(gè)方面進(jìn)行分類(lèi) [2]： 按工作流模型分析 ， 根據(jù)工作流引擎支持的工作流模型，可將其分為符合XPDL 和不符合 XPDL 的。前者的商業(yè)產(chǎn)品代表有 Action Technologies ActionWorks Metor、 IBM Websphere MQ Workflow、 SAP Business Workflow 等著名軟件 。 開(kāi)源的主要有 Shark 等。后者現(xiàn)在主要包括了一些使用 BPEL 的產(chǎn)品。 按應(yīng)用級(jí)別分 類(lèi) ， 可將工作流引擎分為嵌入式工作流引擎和 獨(dú)立式工作流引擎。嵌入式工作流引擎不能單獨(dú)運(yùn)行，只能嵌入到系統(tǒng)內(nèi)部作為系統(tǒng)的一個(gè)組件運(yùn)行。而獨(dú)立式工作流引擎可單獨(dú)存在，并且對(duì)遠(yuǎn)過(guò)程調(diào)用等都提供統(tǒng)一支持。嵌入式工作流引擎的一個(gè)代表是開(kāi)源工作流引擎 OSWorkflow，它可看作是一個(gè)嵌入在系統(tǒng)內(nèi)部的有限狀態(tài)機(jī)，簡(jiǎn)單靈活。 按實(shí)現(xiàn)框架分類(lèi) ， 又可將工作流引擎分為基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的、基于 .的、基于 J2EE 的、基于 CORBA 的等等。 按代碼是否開(kāi)源分類(lèi) ， 可將工作流引擎分為開(kāi)源工作流引擎與商業(yè)工作流引擎。前者的主流代表主要有 Shark、 jBPM 和 OSWorkflow 等。后者的主要代表有國(guó) 內(nèi) 的 西安協(xié)同、中唐、有生博大、東方易維等 。 分析現(xiàn)在的工作流引擎主要存在 如下四點(diǎn)問(wèn)題 。 (1)沒(méi)有通用的工作流引擎 現(xiàn)今的工作流引擎產(chǎn)品大多數(shù)都限定在一個(gè)具體的領(lǐng)域 ，沒(méi)有一個(gè)適合所有領(lǐng)域的產(chǎn)品。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 5 (2)所支持的工作流模型種類(lèi)繁多 由于工作流模型沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，盡管WfMC 制定了統(tǒng)一的 XPDL 規(guī)范，但仍有很大數(shù)量的工作流引擎所執(zhí)行的工作流模型不是符合 XPDL 規(guī)范的，比如支持 Petri 網(wǎng)等。 (3)內(nèi)部執(zhí)行機(jī)制各不相同 由于工作流引擎輸入的模型不盡相同，也導(dǎo)致了各種工作流引擎的內(nèi)部 執(zhí)行機(jī)制各不一樣，有的采用 Petri 網(wǎng)的令牌機(jī)制，有的則采用了有限狀態(tài)機(jī)的執(zhí)行方法。 (4)可集成程度差 工作流引擎不可避免得需要與外部應(yīng)用程序進(jìn)行交互。當(dāng)工作流引擎作為嵌入式工作時(shí)，使得工作流引擎與所嵌入的系統(tǒng)是緊耦合的 。 而如果作為獨(dú)立式工作時(shí)，工作流引擎與原先的企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。 MDA 的發(fā)展 OMG 在 20xx 年 初宣告了模型驅(qū)動(dòng)構(gòu)架 (Model Driven Architecture, MDA)為它的戰(zhàn)略方向 。 MDA 以計(jì)算機(jī)可以理解的模型為中心，把軟件開(kāi)發(fā)提升到更高一級(jí)的抽象級(jí)別 —— 模型級(jí)別 ， 從而達(dá)到分離問(wèn)題與業(yè)務(wù)邏輯和具體實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的目的，保護(hù) 開(kāi)發(fā)者 已建立的“業(yè)務(wù)邏輯”安然無(wú)恙，避免了“平臺(tái)易變性”的風(fēng)險(xiǎn) [22]。在基于 MDA 的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員把注意力轉(zhuǎn)移到開(kāi)發(fā)模型上， 將 更多的 精力用到 功能性需求的分析和設(shè)計(jì)，而不是過(guò)早的陷入具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)當(dāng)中。 MDA 最主要的 特點(diǎn) [23,24]就是軟件開(kāi)發(fā)的重點(diǎn) 是各種模型，而 不再是程序和輸出， 軟件 開(kāi)發(fā)人員的 關(guān)鍵 工作是不斷拓展各種模型，只有到了最后階段才會(huì)考慮其實(shí)現(xiàn)。 MDA 把建模語(yǔ)言當(dāng)作是編程語(yǔ)言 來(lái)用， 而不 致使當(dāng)作 設(shè)計(jì)語(yǔ)言 來(lái)用。它 能夠創(chuàng)造出機(jī)器可讀以 及高度抽象的模型，這些模型獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)化的方式存儲(chǔ)。 MDA 以一種全新的方式將 IT 技術(shù)的一系列新的趨勢(shì)性技術(shù)整合在一起，這些技術(shù)包括基于組件的軟件開(kāi)發(fā) (ComponentBased Software Development, CBSD)、設(shè)計(jì)模式、中間件、說(shuō)明性規(guī)約、多層系統(tǒng)、企業(yè)應(yīng)用集成以及契約式設(shè)計(jì)等等 [25]?？傊?MDA 為企業(yè)應(yīng)用在不同生命周期階段的集成提供了完備的解決方案，它提倡使用形式化的系統(tǒng)模型作為解決企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成的核心，通過(guò)使用軟件工程方法和工具去理解、設(shè)計(jì)、操作、發(fā)展企業(yè) 軟件系統(tǒng)的所有方面，為提高軟件開(kāi)發(fā)效率、增強(qiáng)軟件的可移植性、互操作性、可維護(hù)性和文檔的可編制性提供了統(tǒng)一的途徑 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 6 國(guó) 內(nèi) 外對(duì)于 MDA 的研究主要集中在兩方面。一方面是研究如何提供模型定義和轉(zhuǎn)換的高自動(dòng)化工具，通常是針對(duì)特定領(lǐng)域的，其復(fù)雜的轉(zhuǎn)換規(guī)則是可以預(yù)定義的。另外一方面是開(kāi)發(fā)各種 MDA 的通用工具，它可以通過(guò)配置第三方的插件或者擴(kuò)展來(lái)支持 MDA 的實(shí)現(xiàn)，針對(duì)廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn) MDA 的解決方案。 工作流與 MDA 的結(jié)合 通過(guò)以上的分析， 傳統(tǒng)的工作流模型都有一個(gè)共有的缺點(diǎn)：直觀(guān)性和形式化不可兼而有之 。 有的模型是直觀(guān)的、 容易被人理解的， 例如活動(dòng)圖等； 而有的模型 是 形式化 的，很容易被計(jì)算機(jī)所理解， Petri 網(wǎng)是一個(gè)典型的代表。此外，傳統(tǒng)的工作流模型由于追求通用性， 因而 沒(méi)有特殊考慮企業(yè)應(yīng)用中業(yè)務(wù)流程 的 持久化數(shù)據(jù)多、多用戶(hù)、業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜 等專(zhuān)有的特點(diǎn) 。針對(duì)上述缺點(diǎn)分析，可采用 MDA 的開(kāi)發(fā)方法處理， 平臺(tái)無(wú)關(guān)模型 (Platform Independent Model, PIM)層的 工作流模型 追求模型的直觀(guān)性，采用圖形化表述， 平臺(tái)相關(guān)模型(Platform Specific Model, PSM)層的 工作流模型面向平臺(tái)，采用 XML 文件形式描述，最后在 代碼 (code)層 實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作流引擎解釋執(zhí)行模型。 工作流建模技術(shù)在 MDA 領(lǐng)域的應(yīng)用，使得 軟件 開(kāi)發(fā)者在業(yè)務(wù)流程的建模、映射和代碼生成的時(shí)候，不必關(guān)注業(yè)務(wù)建模中的一些細(xì)節(jié)，擺脫了很多在構(gòu)建業(yè)務(wù)邏輯流程時(shí)技術(shù)細(xì)節(jié)的困擾 [26]。這樣大大減少了程序員在進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯編程時(shí)的工作量。在使用了這種方法后 ， 可以實(shí)現(xiàn)基于工作流技術(shù)，從 PIM自動(dòng)生成相應(yīng)的 PSM 可執(zhí)行工作流模型定義 。 本碩士論文的研究 內(nèi)容 本論文的主要工作是采用 ICEMDA 的方法對(duì)工作流建模，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作流引擎對(duì)其提供執(zhí)行服務(wù)，主要的工作如 下所述： (1)ICEMDA 的工作流建模 在 ICEMDA 的環(huán)境下， 建立 ICEPIM 層工作流模型 ，它采用了 UML+的圖形對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程建立模型；而后通過(guò)擴(kuò)展XPDL 定義了 PSM 層可執(zhí)行工作流模型；最后在兩層工作流模型的基礎(chǔ)上，定義了一系列的自動(dòng)映射規(guī)則實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 (2)支持 ICEMDA 的工作流引擎研究 工作流引擎以可執(zhí)行工作流模型為輸入，對(duì)模型定義進(jìn)行解釋執(zhí)行。重點(diǎn)研究了工作流引擎中的路由算法和條件判斷策略 。同時(shí)，定義了工作流引擎與框架和業(yè)務(wù)構(gòu)件之間的交互模式，對(duì)三哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 7 者之間的交互數(shù)據(jù)、交互格式以及交互過(guò) 程做了詳細(xì)描述。 (3)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)支持 ICEMDA 的工作流引擎 首先總體設(shè)計(jì)了工作流引擎的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)工作流引擎進(jìn)行了模塊劃分，方便以后的擴(kuò)