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中山大学硕士论文 x f o r m 技术在工作流管理系统中的应肘研究与实现 论文题目：x f o r m s 技术在工作流管理系统中的应用研究与实现 专业：计算机应用技术 硕士生：黄兰 指导教师：李艮森副教授 余阳副教授 摘要 随着网络建设的发展，特别是i n t e r n e t 网络的普及，企业信息化的发展正 在改变企业传统的运作方式。越来越多的企业、部门都在逐步依靠计算机网络、 应用系统来开展业务，同时也利用i n t e r n e t 来开展更多的商务活动。网络越来 越成为机关、单位、个人之间进行信息交流的一条重要途径，已经成为一条信息 交换的重要纽带。 因此，如何在网络环境下，使得使用不同技术、具有不同功能、遵从不同标 准的工作流管理系统或其它信息系统之间，实现平滑和安全的数据交换与共享。 提供有效、安全的信息交换平台，成为实施企业信息资源共享以及政府电子政务 系统必须解决的问题：特别是当数据交换问题涉及到跨地域、跨部门、跨业务的 应用。目前，表单是客户、合作者、公司的供应商及其后端系统和业务流程之间 最常用的信息采集和传递工具。 然而，传统的基于h t m l x m l 表单的工作流管理系统( w f m s ) 已经不能满足日 益复杂的业务需求了；主要表现在以下几个方面：( 1 ) 用户的友好性；( 2 ) 对分 布部署的支撑能力：( 3 ) 业务数据的访问控制的灵活性；( 4 ) 表单定制和维护的 敏捷性：( 5 ) 对复杂的数据类型的定义支持能力。 所以本文研究的重点是通过将新一代表单技术x f o r m 与w f m s 集成以更 好地解决以上问题。本文首先对国内外研究现状做了一个深入的分析比较，然后 分析和借鉴了当前基于表单的工作流管理系统的体系结构，并在此基础上提出了 基于x f o r m 表单的工作流管理系统( x f w f m s ) 的体系结构和实现原理；而后又 深入分析了开源工作流引擎s h a r k 的架构和部分接口的源代码，并研究和分析了 开源的x f o r m 表单解析器c h i b a 的用法和特性；最后，利用j a v a 蹦i 技术对本 文提出的方案的可行性进行了验证。在本文的结尾在对本文已做工作进行了总结 之后，又对进一步工作进行了展望。 中山大学硕士沦文x f o r m 技术在：| = 作流管理系统t i 的应j ；f ；| 研究与实现 本文的研究内容是实验室质量管理领域的核心关键技术，其成果不仅可以应 用到不同行业的平台级l i m s 应用系统的定制和开发，促进l i m s 技术以低成本快速 普及；对其他行业的质量管理信息化、电子政务、企业管理、电子商务等领域相 关技术的研究和应用也具有一定的参考价值。 关键词：x f o r m 、f o r m 、w o r k f l o w 、工作流管理系统 l l 中山大学硕士论文 o r m 技术在工作流管理系统中的应用研究与实现 1 i f i e ：r e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no ft h ew o r i d l o wm a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do ox f o r m st e c h n o l o g y m a j o r ：a p p l i e dc o m p u t e rt e c h n o l o g y n a m e ：h u a n gl a n s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rl ic h a n g s e n a s s o c i a t ep r o f e s s o ry u y a n g a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r kc o n s t r u c t i o n ，e s p e c i a l l y , t h ep o p u l a r i z a t i o no f i n t e r n e t ，t h ed e v e l o p m e n to fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n i z a t i o ni sc h a n g i n gt h et r a d i t i o n a l o p e r a t i o nm o d eo fe n t e r p r i s e s m o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e sa n dd e p a r t m e n t sa r e g r a d u a l l yr e l y i n go nt h ec o m p u t e rn e t w o r ka n da p p l i c a t i o n sb a s e di n t e m e tt oo p e r a t e ， b u ta l s ou s et h ei n t e r n e tt od om o r ec o m m e r c i a la c t i v i t i e s n e t w o r ki si n c r e a s i n g l y b e c o m i n ga ni m p o r t a n tw a yf o re x c h a n g i n gi n f o r m a t i o nb e t w e e nt h eo r g a n s , u n “s t h e i n d i v i d u a l s ，a n dh a sb e c o m ea ni m p o r t a n tl i n kf o ri n f o r m a t i o ne x c h a n g i n gb e t w e e n t h e s eo r g a n i z a t i o n s t h e r e f o r e ，h o wt oa c h i e v es m o o t ha n ds e c u r ed a t ae x c h a n g i n ga n ds h a r i n g b e t w e e nt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m so fo t h e ri n f o r m a t i o ns y s t e m sw i t c hu s e d i f f e r e n tt e c h n o l o g i e s ，w i t hd i f f e r e n tf u n c t i o n sa n dd i f f e r e n ts t a n d a r d s s ot h e p r o v i s i o no fa ne f f e c t i v ea n ds e c u r ep l a t f o r mf o ri n f o r m a t i o ne x c h a n g i n ga n ds h a r i n g i sa ni m p o r t a n tp r o b l e mw h i c hh a st ob es o l v e d ，e s p e c i a l l yw h e nt h ei s s u ei n v o l v e s t h ee x c h a n g eo fd a t ab e t w e e nc r o s s s e c t o r , c r o s s d e p a r t m e n ta n dc t o s s b u s i n e s s a p p l i c a t i o n s c u r r e n t l y ，t h ew e bf o r mh a sb e c o m et h em o s tc o m m o n l yu s e d i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o na n dt r a n s m i s s i o nt o o lb e t w e e nt h ec u s t o m e r s ，t h ep a r t n e r s ，t h e c o m p a n ys u p p l i e r s ，a n dt h e i rb a c k - e n ds y s t e m sa n db u s i n e s sp r o c e s s e s h o w e v e lb a s e do nt h et r a d i t i o n a lh t m i - x m lw e b - f o r mw o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m ( w f m s ) i s1 1 0l o n g e rm e e t i n gt h ei n c r e a s i n g l yc o m p l e xn e e d so fb u s i n e s s o p e r a t i o n s t h i si sm a i n l ym a n i f e s t e di nt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ：( 1 ) u s e rf r i e n d l y n a t u r e ；( 2 ) t h ea b i l i t yt os u p p o r tt h ed e p l o y m e n to f d i s t r i b u t i o n ；( 3 ) t h ef l e x i b i l i t yo f d a t aa c c e s sc o n t r o l ；( 4 ) t h ea g i l i t yf o rt h ee d i t i o na n dm a i n t e n a n c eo ft h ew e b - f o r m ； ( 5 ) t h ea b i l i t yo f s u p p o r t i n gt h ed e f i n i t i o no f c o m p l e x d a t at y p e s ，a n ds oo n i n t l i 山大学硕士论文x f o r m 技术在1 ：作流管理系统i i i 的应用研究与实现 s ot h i ss t u d yw i l lb ef o c u s e do na p p l y i n gt h en e wg e n e r a t i o no ff o r mt e c h n o l o g y x f o r mi n t ot h ew f m st ob e t t e rs o l v et h ea b o v ep r o b l e m s f i r s t am o r ei n d e ：p t h a n a l y s i sa b o u tt h es t a t u so fr e s e a r c ho ft h ed o m e s t i ca n dt h ea b r o a di sm a d ei nt h i s p a p e r ；t h e nt h ea r c h i t e c t u r e o ft h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nt h e w e b f o r mi sa n a l y z e da n dr e s e a r c h e d ，a n dt h e nt h ea r c h i t e c t u r ea n dp r i n c i p l eo ft h e x f o r m b a s e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ( x f - w f m s ) a r ed i s c u s s e d a n dt h e n m a k ea ni n d e p t ha n a l y s i so ft h ea r c h i t e c t u r ea n dt h ei n t e r f a c e so ft h ew o r k f l o w e n g i n e s - - - s h a r k ；a n da l s oi n t r o d u c et h eu s a g ea n df e a t u r e so ft h eo p e ns o u r c e so f x f o r m e n g i n e - - - c h i b a ；f i n a l l y , t h ef e a s i b i l i t yo ft h i sm e t h o dw h i c hi sd e v e l o p e di n t h i sp a p e ri sc e r t i f i e db yu s i n gt h ej a v ar m it e c h n o l o g y ( t h ej a v ar e m o t em e t h o d s i n v o k i n g ) i nt h ee n do ft h i sp a p e r , ac o n c l u s i o no nt h i sp a p e r sr e s e a r c ha n da n o u t l o o kf o rt h ef u t u r er e s e a r c hw o r ka r em a d e t h er e s e a r c ho ft h i sp a p e ri st h ek e yt e c h n o l o g yi nt h ea r e a so fq u a l i t y m a n a g e m e n t t h er e s u l t sn o to n l y c a nb e a p p l i e dt od e v e l o p m e n to fd i f f e r e n t i n d u s t r i e s p l a t f o r m - l e v e ll i m sa p p l i c a t i o n s ，a n dp r o m o t el o w - c o s tl i m st e c h n o l o g y t or a p i d l ys p r e a d ，b u ta l s oh a ss o m er e f e r e n c ev a l u et ot h eq u a l i t yo fm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi no t h e ri n d u s t r i e s ，e l e c t r o n i cg o v e r n m e n ta d m i n i s t r a t i o n ， b u s i n e s sm a n a g e m e n t ，e - c o m m e r c e ，a n do t h e rf i e l d sr e l a t e dt e c h n o l o g yr e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：x f o r m ，f o r m , w o r k f l o w , w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m 中山大学硕士论文x f o r m 技术在工作流管理系统中的应用研究与实现 1 1 本文的研究背景 第1 章绪论 随着科学技术日新月异的发展，国际分工的不断深化，经济全球化逐渐加 快，企业间的合作与经济联系日益密切，彼此相互促进，互补互利，促进各自经 济的发展。因此，在对一个工作流进行完整的描述时需要考虑到每一个涉及公司 所提供的服务。早在2 0 世纪9 0 年代，随着计算机与网络技术的迅速发展，特别 是i n t e r n e t 的广泛应用，现代企业的信息系统的分布性、异构性和自治性的特 征越来越显著，相应的企业信息资源也分布在异构的计算机环境中，信息源之间 的连接表现出松散耦合的特点，企业物理位置的分散性和决策制定过程的分散性 特征日益明显，这一切正在改变着企业传统的运作方式；越来越多的企业、部门 都在逐步依靠计算机网络、应用系统来开展业务，同时也利用i n t e r n e t 来开展 更多的商务活动。可见网络越来越成为机关、单位、个人之间进行信息交流的一 条重要途径。在这种技术背景下，由最初的c s 体系结构的集中式工作流管理系 统也逐渐向基于w e b 架构的b s 体系结构的分布式工作流管理系统转化。 因此，如何在网络环境下，使得使用不同技术、具有不同功能、遵从不同标 准的异构工作流管理系统或其它信息系统之间，实现平滑和安全的数据交换与共 享，提供有效、安全的信息交换平台，成为实施企业信息资源共享以及政府电子 政务系统必须解决的问题。特别是当数据交换问题涉及到跨地域、跨部门、跨业 务的应用。目前，表单是客户、合作者、公司的供应商及其后端系统和业务流程 之间最常用的信息采集和传递工具。但是，随着企业业务需求的不断复杂化，传 统的基于w e b 表单的工作流管理系统中数据采集与交换的方式开始逐渐暴露出 其不足之处。 中山大学硕士论文x f o r m 技术在： 作流管理系统巾的应用研究与实现 1 1 1 问题的提出 本文的研究是以广州市科技计划项目分布式敏捷l 1 m s 的研发为研究背 景的。所谓的l i m s 即“实验室信息管理系统“l a b o r a t o r yi n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m s ”的缩写。l i m s 将实验室的分析仪器通过计算机网络连起 来，采用科学的管理思想和先进的数据库技术，实现以实验室为核心的整体环境 的全方位管理。它集样品管理，资源管理，事务管理，网络管理，数据管理( 采 集、传输、处理、输出、发布) ，报表管理等诸多模块为一体，组成一套完整的 实验室综合管理和产品质量监控体系，既能满足外部的日常管理要求，又能保证 实验室分析数据的严格管理和控制。目前，在l i m s 的研发及推广应用的过程 中遇到了以下几个主要问题： 1 ) l i m s 的敏捷性问题 所谓的敏捷性，即可重构、可重用和可调性。目前，国内犬多数l i m s 系统 是针对其行业特点定制的，虽然在一定程度上考虑到了行业内的敏捷性要求，但 跨行业的l i m s 开发却不得不进行大量的改造。实践表明，不同行业的l i m s 有差 异，但也有很多共性。抽象出这些共性，开发一个敏捷l i m s 公用开发平台，将 会极大的促进该系统的产品化和向其它行业的拓展。 因此，这就要求l i m s 能根掘特定行业的需求灵活地定制业务流程，即：业 务流程是可定制、可重用的：那么，工作流技术无疑是解决这一问题的最佳答案。 而在任务传递和处理过程中通常会涉及到大量的业务数据的采集与传递那么这 就要求用来采集和传递数据的方式也要满足敏捷化的需求；由此可见，业务数据 的采集与处理方式的敏捷性的实现程度会直接影响到整个l i m s 系统的敏捷性。 2 ) 实验室资源的分散性问题 在l i m s 开发实施的实践中认识到，从工作性质上看，实验室的工作大致分 为两大类：化验实验及评价。化验实验是专业性的、分散的，而评价则相对集 中。如进出口商品是多种多样的，海关不可能购置所有的专业设备、引进各行业 的专业人员，往往委托有化验能力的部门( 如国检局) 或其他独立的专业实验室 中山大学硕士论文x f o r m 技术在工作流管理系统中的应硝研究与舞酰 ( 如高效、研究机构的化验室) 的化验，这些化验实验室的数据提交海关后， 由海关的专家确认商品分类和税率。不同实验室、评价机构的不同l i m s 间的协 同工作成为进一步提高工作效率的障碍。 因此，这就要求不同组织中的异构工作流机要能在一定的协议下实现无缝的 协作；那么，这就对系统的跨组织、跨平台的业务数据采集与处理能力提出了要 求，即：数据的采集与交换的方式要满足标准化、规范化的需求。 3 ) 业务数据访问的安全性问题 在实际的业务处理过程中我们发现，相同的数据对于不同的任务执行者的访 问权限可能是不同的；譬如，在同一张表单中的某一个数据项对于有些任务的执 行者是可见、可修改的，而对于另外的执行者却是只读的，而对于其它的执行者 则可能是不可见的。因此，如何使得用户可以灵活地设置和调整业务数据的访问 权限和授权的粒度无疑也是实现系统敏捷性的一个重要方面。 1 1 2 项目简介 分布式敏捷l i m s 属于“广州市重点发展技术领域”中“2 2 5 企业质量 管理辅助系统”，本项目所研究的技术是实验室质量管理领域的核心关键技术， 该项目研究的l i m s 协同工作模型、协议、数据标准等企业级规范，可作为政府 和相关行业管理部门建立相关行业标准的重要参考，在促进l i m s 产品的规范化 开发的同时，达到社会实验室资源的整合和优化使用，并提高相关政府机构和企 业协同工作的效率“1 。 1 2 目前研究现状分析 1 2 1 数据的定义格式 3 巾山大学硕十论文 x f o r m 技术在工作流管理系统中的应j _ 研究与实现 目前，根据不同工作流系统所采用的任务项和业务数据传递机制的不同，市 场上的工作流产品可以划分为两大类：一类是基于文档的工作流管理系统，一类 是基于w e b 的工作流管理系统。 基于文档的工作流管理系统又可以细分为三种： 1 ) 基于文件的工作流管理系统：这类工作流管理系统以共享文件的方式来 完成任务的传递。这类产品开发的历史最久，发展也最成熟，其产品较多。主要 的代表产品有：f i le n e t 的v i s u a lw o r k f l o 、i b m 的f 1l o o w m a r k 和i n c o n c e r t 的i n c o n c e r t 等； 2 ) 基于消息的工作流系统：这类工作流管理系统是通过用户的电子邮件系 统来传递文档信息，这种类型的产品一般都提供与一种或多种电子邮件系统集成 的接口。典型的代表产品有：n o v e l l 与f i l e n e t 合作丌发的e n s e m b l e 、j e t f o r m 公司的i n t e m p o 和k e y f i l e 公司的k e y f l o w 3 ) 群件与套件系统：这类产品其实是前两种产品的综合，以共享文档为基 础，以消息为流程实施的基本手段，其核心的基础结构包括消息传递、目录服务、 安全管理、数据库与文档管理服务等。典型代表产品有：i b m 公司的l o t u sn o t e s 群件等。 然而，这种基于文档的工作流管理系统在业务数据的采集与处理方面存在一 下几个不足之处： 1 ) 流程中传递的业务数据一般是以电子邮件的附件形式传递的，这样就不 便于工作流引擎自动的对数据进行解析和处理，流程的自动化程度也会由此而受 限； 2 ) 这类系统一般不是开放式的，即：每个客户端的软件需要另外安装与维 护，因此也就不具备平台无关性，无法实现跨平台、跨组织的工作流管理系统之 间交互： 基于w e b 的工作流管理系统一般是基于b s 架构，以w e b 表单作为载体来传 递任务项和业务数据，而根据所使用表单技术的不同，这类工作流管理系统又可 以分为两种： 中山大学硕士论文x f o r m 技术在工作流管理系统中的应用研究与实现 基于h t m l 技术的表单，由于h t m l 的简单易用，一直都作为w e b 文档的标准 得到了广泛的应用。目前已有许多基于w e b 的工作流管理系统都使用了h t m l 。 文献 3 所提到的对业务数据处理的实现方案就属于这一种，这种方案在的特点 是：简单、友好、开放式等。这在一定程度上克服了基于文档的工作流管理系统 的存在的一些不足之处。但是，随着企业业务需求的不断复杂化；这种解决方案 也暴露出了一些不足之处： 1 ) h t m l 在信息的含义的表达能力上严重匮乏，对异构系统之间信息的交互 能力也比较差； 2 ) h t m l 不具有柔性的扩展能力和自定义能力，文档的延续性也比较差； 3 ) 表单中数据的展现与内容混杂在一起，同样不便于引擎直接从表单中提 取和处理工作流相关数据。这也正是h t m l 表单技术与身具来的缺点； 4 ) 表单的定制比较复杂，而且还要依赖于大量的脚本，这无疑增加了开发 和维护的难度；而且在一些禁止脚本的浏览器中表单可能根本无法正常显示； 5 ) 无法支持复杂数据类型，基于h t m l 的表单通常只能为用户提供一些简单 的数据类型，已经无法满足实际中复杂一些应用的需求。有关h t m l 的不足之处 的更多讨论请参阅参考文献 4 。 为了克服以上缺点和限制，可以使用s g m l ，但是s g m l 远比h t m l 复杂的多， 而且也很难在w e b 上使用。因此，文献 5 和文献 6 3 提出了基于x m l 的解决方案。 该类方案利用x m l 技术来描述工作流管理系统中的应用数据，其主要的思想是： 所有的表单都通过自定义的) ( m l 格式的文档来表示，而且每个x m l 表单可以配备 一个文档类型定义( d t d ) 用于验证表单数据的合法性，另外为了在客户端通过浏 览器显示给用户，要为每一张x m l 表单编写一个x s l 样式表，样式表中定义包括 文档内容的显示方式，如颜色、字体等。这在一定程度上克服了h t m l 表单的不 足，如实现了文档结构和文档展现形式的分离、提供了更丰富的数据类型、使用 了x m l 标准格式来保存数据，进而方便了引擎对相关数据的自动化处理。 然而，该类方案却忽略了异构分布式工作流管理系统中对数据交换的要求， 所以存在以下的几个缺陷： 5 中山大学硕士论文x f o r m 技术在工作流管理系统中的应用研究与实现 1 ) 表单格式非标准化的，这些自定义格式的表单很难实现跨组织的异构工 作流管理系统之间的信息交换和共享： 2 ) 不友好性当用户要想为业务增加或者修改表单，那么就必须得修改与 该表单对应的x s l 文件，这就要求用户或是开发人员具有一定的用x s l 转换实现 x m l 的技能，而这些技能并不像那些只实现h t m l 表单所需的技能那样简单易用， 这就会极大地影响它的普及。 1 2 2 数据访问的安全性 以上所提到的两大类解决方案中，在业务数据的访问控制上都存在一定的不 足之处： 1 ) 在基于文档的工作流管理系统中，基本上无法控制用户对数据的访问权 限，用户一旦拿到文档数据可以做任何的修改； 2 ) 在基于h t m l 表单技术的解决方案中，虽然可以通过在定义h t m l 表单的 时候同时定义表单数据的操作权限，但是一旦表单权限被定义就无法再修改了： 3 ) 在文献 5 中提到的“基于x m l 的表单”的解决方案中，虽然提出了对表 单权限实施动态管理：即：可以根据任务执行的状念和执行者的角色动态地为用 户分配对表单数据的访问权限，但是该解决方案是将授权的粒度控制在了整张表 单的级别。我们分析过在实际应用当中，即使同一张表单中的同一个元素对于不 同的任务和角色就可能具有不同的访问权限。如此，该类解决方案对于以上问题 的解决就显得不足了。 4 ) 在文献 6 中提到的解决方案中，提出了根据用户执行任务的角色动态地 赋给用户不同的权限，并且把授权粒度控制在了元素级别。其主要的解决思路是： 首先将所有的表单都用一个x m i 。文件来描述，称为表单模板：并将其存放在数据 库中。每个表单模板所包含页面信息和角色信息。当用户要显示或操作x m l 表单 的时候需要通过传递x m l 表单的模板i d 号到相关数据库中将表单模板信息文件 取出，通过解析x m l 表单模板获得表单中每个控件对应于具体数据库表的映射信 息，并将从数据库中读取出来的具体表单数据和表单模板中对应的表单单元进行 匹配，组成一份包含数据的x m l 表单文件。同时根据用户登陆信息获得用户的角 中山大学硕士论文o 瑚技术在工作流管理系统中的应用研究与实现 色，表单模板中同时也描述了不同身份的用户对表单中每个具体控件的操作权 限。将用户角色和模板进行匹配，就可以知道当前用户对表单每个控件所具有的 权限。这样该方案很大程度上提高了为表单数据定制权限的灵活性，但是这类解 决方案中表单的定制和处理过程却变得极其的复杂，这就会影响到系统的柔性和 敏捷性。 以上所述的各种解决方案中的问题也正是本文要研究的主要内容。 1 3 本文研究内容的意义 当今政府部门和每个企业都关注一件事：获取及时而准确的信息。 然而， 大多数信息的获得都使用基于纸张的工作程序，而印刷和存贮那些文档和表单的 花费更是令人难以置信，而这些却只是相当于冰山的一角。因此，以电子政务、 e r p 为龙头的新轮信息化建设正在我国兴起，各地政府、企业都在加大信息化 建设：但是不能不看到，许多企业、政府部门各自政，各建自己的管理系统，彼 此缺乏统一的规划和标准，造成了现有的信息系统都是分散、异构、封闭的系统， 互相之问不能信息共享，形成了一个个信息孤岛：所谓“信息孤岛”就是指信息 跨部门、跨行业的沟通存在障碍。另外，即使在同一组织内基层的信息采集也可 能来自不同的数据源，如：膝上电脑、台式机、还手持电脑( 如：p d a ) 等。如 图卜1 所示。如何使得不同的平台之问可以平滑地交换数据，是一个在企业信息 化过程中急待解决的问题。 企业中信息孤岛的问题会直接影响到个企业的竞争力；如一个大型企业， 前后化几百万元进行信息化建设，有非常好的工业控制系统、办公自动化系统、 客户管理系统、财务系统、物流查询系统等，但这些系统都是在不同时间找不同 的公司做的，互不相同，给企业综合分析、决策支持带来很大困难，更不要说与 上下游企业以及不同企业之间的信息系统连在一起协同工作了。 中山大学硕十论文 x f o r m 技术在：f 作流管理系统l = 的应用研究与实现 图1 - 1 企业信息决策示意图 如：海关的质检部门的委托化验业务、各地疾病控制中心的疫情信息采集与处理 等业务；都需要一种智能的、柔性的、造价合理的信息采集、汇总解决方案。不 同于统一信息采集分析平台，这类系统中，信息是按照组织结构层次，逐级上报 并进行汇总处理的。上级单位对收到的下级机构的数据，需要通过简单汇总或叠 加，才形成自己的数掘，再接着往上报；更好的方式就是选定一种智能的数据采 集解决方案来提高客户服务质量，简化操作过程中的流程，遵守政府制定的法规， 以及减少管理成本。 本文的研究是基于分布式敏捷l i m s 系统的研发任务中对业务数据采集 的需求，为了更方便地实现跨组织、跨平台的异构工作流管理系统中业务数据的 采集与处理，进而使得异构工作流机之间数据的采集与处理要平台无关化，数据 格式定义要标准化、柔性化。本文的解决方案是基于w 3 c 的x f o r m s 技术标准， 结合数据集成和工作流技术，提出了基于x f o r m 表单的工作流管理系统的解决方 案。有关x f o r m 表单技术的细节请参考第二章第三小节相关内容以及参考文献中 的相关文献( 如；文献 1 2 、 3 0 、 3 1 等) 。在x f o r m 表单技术中采用一种宿 8 中山大学硕士论文 x f o r m 技术在工作流管理系统中的应用研究与实税 主语言来描述表单模板，如：x h t m l ；而利用x m l 文档来描述与表单绑定的实例 数据模型，并且表单提交的数据也采用x m l 描述的，真正的做到了表现与数据分 离：x f o r m 表单提交的x m l 数据可以通过应用程序或者数据转换集成工具进行 处理，表单之间的流转可以通过工作流系统进行管理和控制，从而方便的实现了 强大的数据采集和发布。 因此，本文的研究成果不论是对l i m s 的推广，还是对其它行业的质量管理 信息化、电子政务、企业管理、电子商务等领域相关技术的研究和应用都具有一 定的参考价值。 1 4 本文的组织结构 本文主要分为五大章。第一章是绪论，主要介绍本文的研究背景、主要的研 究内容、目前的研究现状及本文的研究意义；第二章是相关技术介绍，主要介绍 了本文所涉及到的核心技术，包括：工作流相关技术基础、x f o r m 表单技术基础、 开源工作流引擎s h a r k 、开源的x f o r m 表单引擎c h i b a ( 或称为解析器) 以及j a v a 远程调用技术r m i 等。第三章和第四章是本文的核心内容，分别介绍的是本文提 出的基于x f o r m 表单的工作流管理系统的体系结构和实现原理；最后此理论指导 之下对该方案在s h a r k 引擎中进行了的实验验证；最后一章是对本文的研究成果 的总结以及进一步工作的展望。正文之后的内容还有：参考文献、致谢、论文原 创行申明、研究生阶段所做工作、方案实现的源代码以及项目验收报告复印件等 内容。 9 山大学硕士i 仑文 x f o r r a 技术在一i ：作流管理系统r 卜的应_ 【 j 研究与实现 第2 章相关技术分析 2 1 工作流技术分析 2 1 1 工作流的定义 1 9 9 3 年8 月，工作流技术标准化的工业组织一工作流管理联盟( w f m c ) 成立。 1 9 9 4 年，工作流管理联盟发布了用于工作流管理系统之问互操作的工作流参考模 型( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) ，并相继制定了一系列工作流术语、标准和接 口。同时工作流管理联盟给了工作流的定义：“工作流是全部或者部分，由计算 机支持或自动处理的业务过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或者任务在 不同的执行者之间传递和执行m 。” 2 1 2 工作流参考模型及w a p i 工作流管理联盟( w f m c ) 为了实现工作流技术的标准化和开放性而制定了参 考模型，从而支持异构工作流产品间的互操作性，并使的其它的应用可以使用该 结构和定义好的通用a p i ( 应用编程接口) 访问不同的工作流管理系统提供的服 务，实现与其它的应用的快速集成。w f m e 给出的工作流参考模型的体系结构如图 2 一l 所示： 1 ) 重要概念术语： 工作流控制数据( w o r k f l o wc o n t r o ld a t a ) ；工作流执行服务工作流引擎 中山大学硕士论文x f c a m 技术在工作流管理系统中的应用研究与实现 通过内部的工作流控制数据来辨别每个过程或活动实例的状态。这些数据由工作 流执行服务工作流引擎进行控制。用户、应用程序或其它的工作流引擎不能对 其进行读写操作。它们可以通过向工作流引擎发消息来获得工作流控制数据的内 容。 图2 1 工作流参考模型体系结构蚓 工作流相关数据( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) ：工作流管理系统通过工 作流相关数据来判断流程实例状态转换条件，并选择下一个将执行的活动。 这些数据可以被工作流应用程序访闯并修改( 通过x f o r m 表单采集和更新相 关数据就是本文研究的核心之一) 。因此，工作流管理软件需要在活动实例之 间传递工作流相关数据。 工作流应用数据( w o r k f l o wa p p l i c a t i o nd a t a ) ：这种数据是指那些由 应用程序操作的数据。他们是针对应用程序的，是企业完成具体业务功能所 需要的数据，如产品结构数据、订单数据等。而工作流管理系统并不关心业 务数据也不访问业务数据。 中山大学硕士论文x f o r m 技术在： 作流管理系统一 1 的应用研究与实现 工作流客户端应用：任务的执行者就是通过工作流客户端应用程序与工 作流管理系统进行交互的。每个任务的执行者都有一个工作列表，任务的执 行者就可以选中一个任务然后调用相应的“被调应用程序”来完成任务( 本 文所提到的方案主要是通过下载和填写x f o r m 表单来完成任务的) 。 被调应用程序：任务的执行者在完成相应的任务的时候，需要调用一个 或者多个应用程序( 如：w o r d ，i e ，p d f 阅读器等) 来完成具体的任务：而 被调应用程序并不是工作流管理系统的一部分，因为它与具体的应用相关。 另外，被调应用程序一般分为两种：一种是交互式应用( 总是要通过选中工 作列表处理器中某个工作项，来启动交互式应用程序) ，另外一种是全自动应 用( 全自动应用不需要同用户交互) 。 另外，在工作流技术当中，还有一些比较重要的概念，如：角色，资源， 管理监控工具等。这里就不一一细讲了。如有兴趣请参考参考文献 7 与文献 8 中的相关内容。 2 ) w a p i 与接口 幽2 2 参考模型一部件与接口 w a p i 是一组工作流应用编程接口函数及相应的数据交换格式，调用这些 接口函数可以完成工作流联盟定义的五类接口( 五个接口如图2 2 所示) 功 中山大学硕士论文x f o r m 技术在工作流管理系统中盼应甩研究与实现 能。这五类接口需要的操作函数包括一组a p i 调用函数和一些数据交换函数。 w f m c 给出的参考模型中为工作流管理系统定义了五类接口： 1 ) 接口一：工作流服务和工作流建模工具之间的接口，包括工作流模 型的解释和读写操作： 2 ) 接口二：工作流服务和客户端应用程序之间接口，这是最主要的接 口规范，它约定所有客户端应用与工作流服务之间的功能操作方式； 3 ) 接口三：工作流引擎和被调用应用程序之间的接口； 4 ) 接口四：工作流管理系统之间互操作之间的接口； 5 ) 接口五：工作流服务( 或者称作引擎) 和工作漉管理工具之间的接 口。 有关工作流技术更详细更系统的探讨请参考参考文献 8 、 9 和 1 0 。 2 2s h a r k 开源工作流引擎介绍 e n h y d r as h a r k 是用j a v a 语言编写的，是由l u t r i s 公司在其开源网站 w 唧e n h y d r a o r g 上发布的工作流系统框架。目前，共发布了s h a r k 一1 0 和 s h a r k 一1 1 两个版本。s h a r k 完全是根据w f m c 规范实施的，可扩展功能的单 工作流引擎系统，主要由服务器管理控制台、包管理器，持久层服务、日志 管理器、流程库、过程库、过程实例运行模块、客户端功能模块组成。它利 用x p d l 来定义流程，同时还包括服务器端的用于活动节点执行的w f m c 工具 代理a p i 。这个工具代理a p i 可以服务于j a v a s c r i p t ，j d b ca c c e s s ，e j b a c c e s s ，p u r ej a v ac l a s s e s ，c o r b ac a l l s ，e - m a i l ，w e b s e r v i c e 调用。流程 的存储和活动的实例化都是通过一个可定义的持久层a p i 来完成。s h a r k l 0 使用自带的一个轻量级e n h y d r ad o d sm a p p i n g 作为自己的标准持久曾，但是 它同时也支持重量级的j 2 e ee j b 持久层。每个组件例如持久层，脚本引擎， 中山大学硕士沦文x f o r m 技术在工作流管理系统中，的应川研究与实现 流程库，都是可以按照标准实施运用的，而且还可以被具体项目的模块扩展 和替换。在国内已经有不少的企业将其成功用于工作流项目中，因为它的代 码开放，便于借鉴它的内部架构和实现方式以及分析它的源代码，所以我们 选择了s h a r k 作为研究对象。总的概括来说s h a r k 具有下面几个特点： 1 ) s h a r k 以w f m c 的x p d l 作为流程定义语言； 2 ) 在s h a r k 的标准实现中，s h a r k 是并没有创建自己的线程，而且s h a r k 可以部署到不同的环境当中( 包括：w e b 应用、s w i n g 应用、c o r b a 服务以及 e j b 容器等等) 。在s h a r k 项目默认的发布中已经给出的例子当中包含了s w i n g 应用的例子、c o r b a 的例子以及j s pc l i e n t 应用。 3 ) s h a r k 的可配置行很强，因为s h a r k 的整个内核和其内部接口都可以 被另外其它的实现替换； 4 ) s h a r k 除了提供了p o j o 接口之外，还提供了一个c o r b a 接口；这样 c o r b a 客户端可以和部署为c o r b a 服务的s h a r k 服务器通信； 5 ) s h a r k 可以利用l d a p 服务器来描述组织模型( 具体方法是通过使用 s h a r k 的u s e r g r o u p 和a u t h e n t i c a t i o n 部件) ； 6 ) s h a r k 为了保证其通用型，其本身并没有使用x p d l 中的扩展属性； 而本文所提出的方案中正是利用x p d l 的扩展属性机制来解决一些具体问 题； 7 ) s h a r k 的接口允许传递“外部”事务，因此s h a r k 可以支持客户端事 务： 8 ) s h a r k 的持久层采用的是d o d s ( d o d s 是e n h y d r a 丌源组织的一个持 久化中间件) ，这样s h a r k 的数据库就可