（计算机应用技术专业论文）基于java工作流系统的研究和实现.pdf

武汉理工大学硕士毕业论文 摘要 工作流是种新兴的信息处理技术，主要用来帮助实现面向需求不断变化 业务环境下的流程处理工作。其首要目标是实现过程的自动化处理，这些过程 包含由人与以机器为基础的活动相结合，特别是对那些与i t 应用程序、工具 交互的过程，进行自动化处理。在工作流系统中，有关业务活动依时序或逻辑 关系相互连接构成业务流程，文档、信息或任务依据所定义的业务流程在参与 者之间传递、处理或执行。由工作流参考模型( w b r k n o wr e f e r e n c em o d e l ) 可 知，工作流引擎是工作流管理系统的核心。它根据角色、分工和条件来选择工 作流系统中信息的传递路由，并负责提供解释和执行服务的功能。 传统的工作流系统的引擎本身就是个单独的应用，一般都是基于中间件 技术，如果没有应用中间件的话，工作流引擎必须自己实现多线程同步、网络 通讯处理、资源池等服务端技术，因此实现的成本高、技术复杂。为了克服当 前工作流在应用中的不足，本文结合具体的应用需求，展开了基于j a v a 的工作 流系统的研究。 文章首先对工作流技术的现状进行了分析，探讨了工作流的基本理论和相 关的技术，包括工作流的体系结构，工作流参考模型，工作流建模等；根据目 前的研究状况，结合工作流参考模型，本文提出一种基于j a v a 的工作流系统模 型。并给出该工作流系统的详细设计，开发了一个基于j a v a 的工作流引擎。在 此基础上建立了一个基于此工作流系统的原型，论述了所实现的基本功能。最 后给出作者对轻量级工作流系统的思考，提出了作者对下一代轻量级工作流模 型的构想。 本文设计实现的工作流管理系统使得业务系统的开发设计变得简单，可方 便的嵌入到现有的系统中，大大降低和原系统集成的技术难度和风险。采用本 文的轻量级工作流架构为框架的应用系统，可以明显缩短基于流程定义的信息 系统的开发周期，提高工作效率。 关键字：工作流，j g r a p h ，轻量级 武汉理工大学硕士毕业论文 a b s t r a c t t h ew o r k n o wi sah n do fe m e 昭i n gi n f o n a t i o np r o c e s s i n g ，m a i n l yu s e sf o r 伽 h e l pt 1 1 er e a l i z a t i o no ft h en o wp r o c e s s i n gw o r k sw h i c ha r eu n d e r 也ev a r i e t y s e n ，i c ee n v i r o n m e n tt h a to r i e n tt l l ed e m a n d t br e a l i z ep r o c e s sa u t o m a t e dp r o c e s s 血g i si t sp r i o r i t yt a r g e t t h e s ep r o c e s s e sc o m a i n 血ea c t i v i t y i e sw h i c ha r em a d eu po f h u m a na n dm em a c h i n ea sm ef o u n d a t i o na c t i v i t y ，s p e c i a l l yt h ei ta p p l i c a t i o n p r o c e d u r e ，血et o o lj n t e r a c t i v ep r o c e s s ，c a r r yo na u t o m a t e dp r o c e s s i n g i nt h e w o r k n o ws y s t e m ，n l er e l a t e ds 州i c ea c t i v i t i e sc o n n e c tm u t u a l l yt oc o n s t i t u t e w o r k n o w a c c o r d i n gt ot h es u c c e s s i o no rm e1 0 9 i c a lr e l a t i o n s t h ed o c 啪e n t s ，t h e i n f o r m a t i o no rt h ed u t yb a s i sd e f i n e df l o wr u l ea r ep r o c e s s i l l go rt 1 1 ee x e c u t 协g b e t w e e nt h ep a r t i c i p 枷i n 也ew o r k n o wf e f e r e n c em o d e l ，t h ew o r k f l o we n g i n ei s 也e c o r eo fw o r k n o ws y s t e m na c c o r d i n gt h er o l e ，t h ed i v i s i o no fl a b o ra n dt h e c o n d i t i o nt oc h o o s et h er a u t i n g 仃a n s m i s s i o ni n f o m l a t i o no fm ew o r k f l o ws y s t 锄， a n dr e s p o n s j b l yp r o v i d e st h ee x p l a i l a t i o na j l dt l l ee x e c u t i o ns e n ，i c ef u n c t i o n t h et r a d “i o n a l 、o r k f l o w ss y s t e me n g i n ei sa ni n d e p e n d e n ta p p i i c a t i o n ，m o s to f w h i c ha r eb a s e do nt h cm i d d l e w a r ct e c h n o l o g y ，i ft h e yh a v en o tu s e dt h e m i d d l e w a r e ，m ew o r k n o w se n g i n em u s th a v eo w nt or e a l i z es e i c et e c h n o l o g y s u c ha sm u l t i t h r e a ds y n c h r o n i z a t i o n ，n e t w o r kc o m m u n i c a t i o np r o c e s s i n ga n d r e s o u r c e sp o n d ，t h e r e f o r et h cc o s to fr e 址i z e sm e mi sv e r y1 1 i g ha n d 血et e c h n o l o g yi s v e r yc o m p l e x i no r d e rt oo v e r c o m et l l e s ep r o b l e mmt h e 印p l i c a t i o no f m ec u r r e n t w o r k f l o w ，t l i sp a p e ru n j 矗e sm ec o n c r e t ea p p l i c a t i o nd e m a n d ，1 a u 芏l c h e d 也er e s e a r c h o f j a v a - b a s e dw o r k f l o ws y s 把m t h ep a p e rf i r s ta n a l y s i sp r e s e n ts i t u a t i o no fw o r k n o w t e c h n i c a l ，h a sd i s c u s s e d 血e e l e m e n t a r yt h e o r y a l l d l ec o r r e l a t i o n t e c l l i l o l o gy ，s y s t e ms 帆l c t l l r e ，m e w o r k f l o w sr e f e r e n c em o d e 】，m ew o r k f l o wm o d e l i i n ga n ds oo n ；a c c o f d i n gt ot h e p r e s c n tr e s e a r c hc o n d i t i o n ，t 1 1 i sp a p e ru n i f i e sw o r k n o w r e f e r e n c em o d e i ，t h i sp a p e r p r o p o s e dak i n dw o r k n o ws y s t e mm o d e lb a s e do nt h ej a v a a n dp m d u c e st h e d e t a i l e dd e s 研o ft h i sw o r k f l o ws y s t e m ，d e v e l o p e d 血ew o r k f l o w e n g i n eb a s e do n t h ej a v a e s t a b l i s h e dm e p r o t o t ) ，p ei nt h i sf o u n d a t i o nt ow o r kn o w m e n t i o n e da b o v e ， i i 武汉理工大学硕士毕业论文 e l a b o r a t e dt h eb a s i cf h n c t i o nw h i c hr c a l i z e d f i n a l l yt 1 1 i s p a p e ri n 订o d u c em e a u t h o r sp o n d e ro f l i g h t 、v e 远h tw o r k f l o w s y s t e m ，a n dp r o p o s e dt h en e x tg e n e r a t i o n i i g h t w e i g h tw o r kt h ec o n c e p t i o no fa u t h o r s t h ew o r k n o ws y s t e mi n t r o d u c e dm t h i sp a p e rm a k ei te a s yt od e v e l o pb u s i n e s s s y s t e m ，m a yf a c m t a t ei n s e n i n gt ot h ee x i s t i n gs y s t e m ，r e d u c e s 铲e a t l yt e c h n i c a l d i 伍c u l t ya n dt h er i s ki ni m e g r a t i o nw i mt h eo r i g j n a ls y s t e m u s i n gt h el i 曲t w e i 曲t w o r k n o w - b a s e da p p l i c a t i o nf i a l cm e n t i o n di nt h i sp a p e rc o u l do b v i o u s l yr e d u c e b a s e do nm ef i o wd e f i n i c i o ni n f 0 衄a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n tc y c i e ，e n h a n c e st t l e w o r k i n ge f f j c i e n c y k e y w o r d s ：w o r k n o w ，j g r a p h ，l i g h t 、v c i g h t i i i 武汉理工大学硕士毕业论文 1 1 研究背景 第l 章绪论 随着计算机在日常办公及生活中的广泛使用，许多工作，如文章或报告 的撰写、图纸的设计、表单的填写等已经可以借助于计算机而得以完成。但 这些工作在很多情况下经常是某个更大的工作任务的一部分。例如在撰写好 某篇文章或报告之后，可能需要将其提交给另外某个人或某组人( 如领导、 或审阅者) 进行批示或审阅；批示或审阅意见可能需要汇集到某个人那里， 以便对文章或报告进行进一步的修改、完善，如此可能会形成同一篇文档在 多个人之间的顺序或同时传递，最终形成的是一篇完整的文档或报告。当然 在此过程中不同的人看到的内容是相同的。但对这些内容能够进行的处理可 能是不一样的。 在计算机大量使用之前，所有的工作，如文档的撰写、传送、批示、审 阅、汇总等都可能需要用手工的方式来完成。在单机的情况下，某些工作， 如文档的传递等仍然需要手工完成。只有在计算机网络环境下，才有可能构 造一种计算机管理系统，使得类似上面过程中的各个步骤能够在在一定程度 上自动地进行。这种类型的计算机管理系统就是工作流管理系统。 工作流管理的最大优点是将应用逻辑与过程逻辑分离，在不修改具体功 能的情况下，通过修改过程模型改变系统功能，实现对生产经营部分或全部过 程的集成管理，有效地把人、信息和应用工具合理地组织在一起，提高软件的 重用率，发挥系统的最大效能。工作流技术还能够支持企业实现对经营管理、 生产组织的过程控制和决策支持，它能够实现现代企业对“在适当的时间把适 当的信息传给适当的人”的要求，而且它还可以融入决策支持系统，为用户提 供准确的信息，帮助用户做出决定。 当前工作流管理系统在许多企业信息系统中已得到了一定的应用，如： 图像处理领域、文档管理系统、产品数据管理系统、群件系统、电子商务领 域、e r p 系统等。工作流管理系统最直接的用途就是和企业业务流程重构 b p r ( b u s i n e s s p r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) 技术相结合管理企业的各种流程，实 现企业流程的自动化。 武汉理工大学硕士毕业论文 1 2 课题来源目的意义 传统面向功能的事务处理系统为业务人员提供了丰富的业务处理功能， 但是每个业务处理都不是孤立的，它一定与其他部门、其他人、其他事务有 关，这就构成了一个业务流程。例如，人力资源管理系统里的新员工招聘管 理，考核管理等等。传统0 a ，e r p 等系统对这类业务流程缺乏有效的控制 和管理。许多流程是由人工离线完成的。如e r p 产生了许多报表、文件被打 印装订成册，按流程规定交给有关领导审批。这样，后果之一是，领导置于 系统之外，他们不关心系统的运行，使系统的实施效果大打折扣。后果之二 是，信息化本该向无纸化方向发展，但是由于没有业务流程的电子化控制， 使得现行管理系统不是省纸化、无纸化，而是多纸化。这不仅增加了系统的 运行成本，而且大大降低了办公效率，降低了业务流程标准化、规范化的管 理和控制f 2 1 。 另外，固化的业务流程非常不利于业务流程的改变。企业要不断地改进 自己的管理，实施流程再造，所以应用系统必须是功能可重构、流程可改变、 高度柔性的系统。为此将工作流技术引入应用系统就成为必然的结果。 工作流管理系统的开发具有以下重要的意义： ( 1 ) 满足行业应用中存在的大量工作流应用。每个企业都有不同程度的 业务流程需要，在应用程序中实现流程的应用将增大程序的复杂度和庞大性， 所以，在应用系统中加入工作流技术是当今发展的需求。 ( 2 ) 简化应用工作流的修改维护。固化的工作流定制在实际应用中出现 了很多问题，当业务逻辑改变时，需要改变整个应用程序中的工作流部分来 满足需要，所以，应该运用流程自定义方式来简化应用流程的修改和维护。 ( 3 ) 降低应用成本。目前市场上的工作流产品就很昂贵，例如，b 队w l i ， 0 r a c l ei n t e r g r a t i o np 1 a m f o r m 等。 ( 4 ) 适用于中小型企业的需要。中小型企业的业务需求一般比较典型， 如业务流程中的订单处理、报价处理、合同审批、公文处理；人事管理类的 培训管理、请假申请、加班申请等，对行业需求不太大，而现行的工作流产 品，例如o m i z ，j b p m 等过于庞杂，超出中小型企业的具体需求并且实现 复杂，难于与现有系统集成。 2 武汉理工大学硕士毕业论文 1 3 国内外研究现状分析 综合考察目前的工作流产品市场，还可以根据所实现的业务过程、底层 实现技术以及任务项传递机制这三种分类方法对都工作流管理系统以其产品 分类。 根据所实现的业务过程工作流管理系统可分为四类： 管理型工作流( a d m i n i s t r a t i v e w o r k n o w ) ：在这类工作流中，活动可以 预定义并且有一套简单的任务协调规则。 设定型工作流( a d h o c w o r k f l o w ) ：与管理型工作流相似，但一般用来 处理异常或发生机会比较小的情况，有时甚至是只出现一次的情况， 这与参与的用户有关。 协作型工作流( c o l l a b o r a t i v e w o r k n o w ) ：参与者和协作的次数较多。 在一个步骤上可能反复发生几次直到得到某种结果，甚至可能返回 到前一阶段。 生产型工作流( p r o d u c t i o n w o r k n o w ) ：实现重要的业务过程的工作流， 特别是与业务组织的功能直接相关的工作流。与管理型工作流相比， 生产型工作流一般应用在大规模、复杂的和异构的环境下，整个过 程会涉及许多人和不同的组织。 根据底层实现技术，可将工作流产品分为三类： 以通讯为中心：以电子邮件为底层的通讯机制。这种类型的工作流 管理系统适合于协作型工作流和不确定型工作流，而不适合生产型 工作流。 以文档为中心：基于文档路由，它同外界应用的交互能力有限。许 多基于表的管理型工作流可以用以文档为中心的工作流实现。 以过程为中心：这种工作流系统对应生产型工作流。它们一般建立 在数据库之上，有自己专用的通信机制并且提供了同外部进行交互 的接口。 根据不同工作流系统所采用的任务传递机制的不同，市场上的工作流产 品有可以划分为四类： 基于文件的工作流系统：以共享文件的方式来完成任务项传递。这 种类型产品开发得最早、发展最成熟、其产品品种较多； 基于消息的工作流系统：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秘或多种电子邮件系统的集成接口； 3 武汉理工大学硕士毕业论文 基于w e b 的工作流系统：通过w w w 来实现任务的协作。这一类产 品起步较晚( 在9 5 年以后) ，但是发展迅速，其市场前景十分看好。 许多供应商纷纷改进原有产品或开发新产品以增加对w e b 的支持： 群件与套件系统：虽然这一类产品与上面介绍的三类产品在任务传 递方式上有很大程度的重叠，但是在这里却有必要把它们单独划分 成一类，因为这一类产品都需要依赖于自己系统的应用基础结构， 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， 它们本身就构成了一个完整的应用开发环境。 目前，市场上工作流产品发展迅速，比较著名的有i b m 的m o s e r i e s w o r k f l o wu l t i m u s 的u l t i m u s w o r k n o w s u i t e ，a c t i o n t 色c h n o l o g i e s i n c 的m e t r o 等。其功能特分述如下： m o s e r i e s w o r k f l o w 是i b m 公司推出的最新工作流管理产品，是i b m 的 商业集成软件m q s e r i e s 中的一部分。m q s e r i e s w o r k f l o w 是以i b m 的消息队 列产品m 0 s e r i e s 为底层支持，m q s e r i e s 为m q s e r i e s w o r k n o + 中的各个部分 提供可靠的消息队列。整个系统是通过消息队列来进行通信联系，因此不需 要工d l 调用或r p c 等其它通信机制。m q s e r i e s w o r k f l o w 是i b m 公司在 f l o w m a r k 基础上进行改进后得到的工作流产品。它属于生产型的工作流管理 系统。f l o w m a r k 的主要目标是实现企业的文档路由( d o c u m e n tr o u t i n g ) 和过程 自动化( p r o c e s sa u t o m a t i o n ) ，这也是传统的工作流产品的典型特点。 m o s e r i e s w o r k n o w 不仅考虑了企业对于数据传输的要求，还为整个企业内人 员、数据、应用和经营过程的管理提供了一个过程自动化的系统工具。它还 允许外部人员通过i n t e m e t 或i n t r a n e t 参与到企业的经营过程中。m q s e r i e s w o r k n o w 能够支持多种操作系统，允许客户端和服务器实现跨平台操作，它 能够对各种异常情况进行有效的处理。这使得m q s e r i e s w o r k n o w 适台需要 大量人员合作和需要集成异构应用( 如供应链管理、保险业、订单管理、信用 卡管理等等) 的企业和机构。m q s e r i e s w o r k n o w 的目标是方便地对企业内的 各种经营过程进行重组，将企业内的各种异构的应用程序集成起来，最终实 现电子商务。 u l t i m u s 的u l t i m u s w o r k f l o w s u i t 。是一套具有弹性化结构，操作简便并 支持i n t e m e t ，i n t r a n e t 的企业工作流自动化系统。是一套结合m i c r o s o f t b a c k o m c e 与i n t e r n e t 技术，能提供企业明显效益且易于导入的工作流程自 动化解决方案。u l t i m u sw o r k n o w s u i t e 不需要任何程序编写，便能提供完成 的i n t e r n e t i n t r a n e t 工作流管理功能，透过m i c r o s o f ta c t i v e x 与j a v a s c r i p t 技 4 武汉理工大学硕士毕业论文 术，u l t i m u s 使得企业用户能以图形操作界面设计、测试、模拟、监控与评价 工作流程，并能让使用者通过w e b 浏览器填写电子表单及使用工作流所有功 能，是一个基于w 曲的工作流产品。u l t i m u s 特别适用于企业将工。i n t e m e t 、 i n t r a i l e t 与日常管理或办公自动化结合的工作。 a c t i o n 技术公司为知识工程师提供了一套基于w c b 的工作流管理软件 a c t i o n m e t r o 。它不仅能够管理确定的过程，并且对过程中不可预见的问题、 要求和机遇也可以进行控制，还为用户提供了管理不确定的协作和任务的工 具。用户可以用基于x m l 和关系结构的轻量级工作流引擎a c t i o n 技术公司 提供的工具在整个企业甚至企业之间建立一个基于w e b 或c a s 的工作流管 理环境。a c t i o n 技术公司的产品将i n t e m e t 技术与s q l 的事务处理技术结合 起来，提供了内置的安全措施，即使对于最复杂的、广泛分布的和需要不断 修改的工作流也能保证经营过程的一致性。其产品能够运行在多个服务器的 分布环境下，支持各种工业标准，如o d b c ，j a v a ，a c t i v e x c o r b a ，s u p ；m i m e 等，具有良好的可扩展性和灵活性，从而可以保证用户在i t 方面的投资得到 充分的利用。a c t i o n 技术公司的工作流产品基于对话行为的模型，在活动的 请求者和活动的执行者之间要对完成的活动达成协议，基于对话机制的模型 强调让用户满意，而不是完成某一项任务。在对话行为模型中，在请求者和 完成者之间需要四个交互步骤来完成一个活动：首先活动的请求者请求活动 的完成者完成一项任务，接着双方对于要完成的活动和活动是否满意的条款 达成一致，然后活动的执行者完成该项任务，最后活动的请求者对于活动的 完成情况是否满意给出评价。与传统的工作流技术相比，a c t i o n m e t r 。更适 合于基于知识的工作流，它能够较好地支持用户与信息源之间的交互( 如信息 获取、用户协商、发现并解决问题、进行汇报等) 。【3 】 国内工作流系统产品如下： l i v e f l o w ( 上海东兰) ，面向二次开发平台。但是整个产品还是停留在工 作流功能层次。 j o i n w o r k ( 上海天际星) ，j o i n w o r k 很多思想也是参考了j b p m 和p e t r i n e t 。但功能上稍微弱了点。但是其基于e c l i p s ep l u g i n 的设计思想很值得借 鉴。 s u l l f l o w ( 杭州信雅达) ，其产品最大的特色是采用基于域的联邦系统架 构，对分布式管理、运行支持较好。而且也是目前国内为数不多的可以支持 “仿真”的工作流系统。 s v n c h r o f l o w ( 西安协同数码) ，基本上非常严格遵循了w f m c 的规范， 5 武汉理工大学硕士毕业论文 完全实现了接口1 、接口2 、接口3 、接口5 。 1 4 目前存在的问题以及研究目标 尽管经过工作流产品供应商与工作流研究人员十几年的不懈努力，使得 工作流技术由晟初的萌芽逐步发展起来，并取得了相当的成果，但是从工作 流系统的实际应用状况来看，还远未达到人们所期待的普及状态。在经营过 程中采用工作流管理系统的企业仍只是一少部分，而且这些系统的应用范围 也很有限，并不能全方位地支持企业的关键业务流程。从企业用户应用的角 度来分析产生这种状况的原因，主要有以下四点： ( 1 ) 工作流的运行必须要有底层的通信基础结构的支持，但是就目前能 够实现分布计算环境的产品来看，它们在实际应用中仍然显得不够成熟，在 安全性、容错性、可靠性等方面均不能满足企业的需求，而且在价格上也给 企业造成一定的负担。 ( 2 ) 缺乏标准。不同的厂商所提供的工作流产品可能具有自己独立的一 套工作流模型、工作流定义语言以及a p i 函数。在这种缺乏标准的状况下， 用户一旦选定一种产品之后，就很难再过渡到其他同类产品之上了，而且不 同的系统之间缺乏互操作的接口。尽管工作流管理联盟的成立有助于改善这 种情况，但若想实现类似于关系型数据库这样的统一标准( 比如关系数据模 型、s q l 语言等) ，仍有很长的路要走。 ( 3 ) 实现的复杂性。工作流应用的开发不仅仅是过程的定义，还需要完 成其他许多任务。比如，对外部的应用系统进行封装、建立工作流机运行所 必须的分布计算环境、设计开发相应的用户界面等等。目前的工作流产品， 几乎不能为这些任务提供什么有力的帮助，所有的工作流应用都需要工作流 产品供应商与应用开发人员进行很长时间的合作爿能最终完成。另外，工作 流系统的实施给企业带来的不仅仅是技术上的变化，同时也会对企业原有的 管理制度造成定的影响，这也是对企业的一种冲击。 f 4 ) 工作流技术本身的不成熟性。目前尚没有一种工作流产品或原型系 统能够在过程执行的可靠性与一致性方面达到与关系型数据库管理系统同水 平的功能。从较为根本的几个层次上来看，工作流技术本身的不成熟性主要 表现在以下三个方面： f 1 1 在工作流的模型描述方面，缺乏一种支持过程定义、过程演进以及 过程分析的形式化的数学模型。工作流模型的核心是对过程的定义，包括组 6 武汉理工大学硕士毕业论文 成过程的基本活动以及活动之间的时序关系。目前的各种工作流模型，大部 分都是从直观感觉出发，以图形语言或者文本语言来定义工作流过程。这种 定义的方法实际上仅仅是处于用户层上，即对用户而言是比较理想的方式， 但并不利于实际系统的实现，也无法对工作流的本质特征进行描述，更谈不 上对过程的分析与评价。虽然有的模型具有形式化的数学描述，但从模型能 力上距离对工作流的本质描述仍有差距。由于缺乏理论层的模型支持，使得 工作流在应用的许多关键特性上无法得到保证，包括柔性定义、过程重用、 事务管理、异常处理等，这些都大大限制了工作流在企业应用中的推广。 ( 2 ) 在工作流的执行方面，缺乏一个标准化的集成框架来支持对企业常 用的分布式应用的集成。企业在应用工作流进行业务流程的运作时，最为关 心的就是工作流系统能否与企业原有的各个应用系统很好地集成起来，使它 们成为一个完整的业务流程当中有机的组成部分，而不是像原来那样处于一 种“孤岛”状态。但目前来看，工作流应用中的一个很大的瓶颈就是工作流 管理系统所能支持的企业应用太少，在集成的方式方法上还没有统一的标准， 很大程度上要受到外部应用的限制。而且各个企业的应用都运行在不同的平 台上，复杂的运行环境也导致工作流系统难以集成。因此提高工作流系统对 企业应用的适应性将是其亟需解决的问题之一。 鉴于上述的工作流现状及目前问题，特别针对工作流实现的复杂性与工 作流系统和企业的应用集成这两点，本文提出一种基于j a v a 的轻量级工作流 的实现方案。采用j a v a 开发是因为其优秀的平台无关性，开发出的系统可以 很好的和企业原有的应用系统进行集成，而不用考虑它们的运行平台。轻量 级的工作流引擎从够用、灵活和低成本的设计原则出发，不追求工作流引擎 的功能的完备和复杂，只是实现其中必不可少的功能和特征【4 j 。 本文主要针对以下三个方面的内容进行研究： 工作流的理论基础。包括：工作流的基本概念、功能，体系结构、参考模 型、接口等。 可视化流程定义工具的实现。研究j a v a 图形化应用程序的设计方法，利 用h 4 v c 架构设计具有图形用户界面的工作流流程定义工具。 工作流引擎的实现和应用。提出一种轻量级工作流引擎的设计模型，并 加以实现。最后以此开发一个轻量级工作流的原型系统。 7 武汉理工大学硕士毕业论文 1 5 论文的体系结构 第一章绪论，主要介绍了课题来源、工作流的发展现状以及目前存在问 题。 第二章主要介绍了工作流的一些基本概念。 第三章主要介绍了工作流系统的体系结构，并根据其运行模式提出了一 种基于j a v a 的轻量级工作流系统。 第四章介绍一种j a v a 图形化设计的工具包j g r a p h ，以及基于j g r a p h 的 u i 程序的设计思想。 第五章本章主要讨论实现这种工作流系统的思路，以及核心库的设计。 第六章本章主要介绍针对这种工作流引擎设计一个原型系统。 第七章总结，分析这种工作流系统的优缺点，并提出改进的思路。就工 作流发展的前景提出自己的看法。 武汉理工大学硕士毕业论文 第2 章工作流技术概述 人们日常的工作、学习、生活、生产常需要按照一定的程式来进行，如 申请留学，需要按照申请留学的程序一步步来完成；申请贷款，需按照响应 的流程填写相应的表单等等，可以说流程与人们的日常生活息息相关。正是 由于流程的重要性。许多学者对流程进行了充分的研究，提出了一系列流程 管理控制的理论与算法，制定了一系列国际标准如i s o 一9 0 0 0 系列，i d e f s 标准，但是这些流程处理技术大多局限于手工管理流程的建立。执行和控制。 同时，由于许多流程隐含在日常操作中而不被人们说认识，这些导致了流程 执行的效率不高，而且难以跟踪和有效管理。另外，大量结构化和非结构化 流程的发展，也迫切需要有一种有效的控制技术和工具来进行管理f 5 】。工作 流技术正是顺应这一要求而产生的，用于实现对结构化或者非结构化进行自 动化管理的计算机技术。本章主要阐述了工作流技术的有关知识。 2 1 工作流技术的起源 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。他是针对日常工作中 具有固定程序的活动而提出的一个概念。目的是通过将一个具体的工作分解 成多个任务、角色，通过一定的规则和过程，约束这些任务的执行和监控， 以达到提高企业生产经营管理水平。在2 0 世纪8 0 年代中期发展起来的工作 流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段。9 0 年代随着计算机和 网络技术的发展，该技术得到了快速的发展，特别是在生产制造业领域，结 合先进的e r p 应用系统得到较好的应用。1 6 j 2 2 工作流技术的概念和功能 2 2 1 工作流的基本概念和定义 1 9 9 3 年工作流管理联盟成立，制定了相关的系列标准，同时给出了工作 流的定义：“工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一 系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行者之间传递与执行【7 1 。” 9 武汉理工大学硕士毕业论文 当然，还有其他的一些定义，但基本上都说明，“工作流是经营过程的一个计 算机实现，而工作流管理系统则是这一实现的软件环境”。 将工作流作为经营过程的实现技术，首先要求工作流系统能够反映经营 过程的如下几个方面的问题：经营过程是什么( 活动、任务) ? 怎么做( 条 件、规则) ? 由谁来做( 组织、角色) ? 做得怎样( 监控) ? 工作流管理系统的定义是：“工作流管理系统是一个软件系统，它完成工 作流的定义和管理，并按照在计算机中预先定义好的工作流逻辑推进工作流 实例的执行。”【7 】工作流系统不同于e r p 系统，但只有在工作流管理系统的 支撑下，通过集成具体的业务应用软件系统( e i o 、c r m 、s c m 等) ，才能 良好地完成对企业经营过程运行的支持，在更广的范围内，不同的时间跨度 上做好企业的经营管理，提高企业的整体水平和竞争力。【8 l 2 2 2 工作流管理系统的功能 通常，工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流引擎的软件上的 用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统，它和工作流执行者( 人、 应用) 交互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。不同的工作 流管理系统具有不同的应用范围和不同的实施方式，但它们还是具有许多共 同的特性。从比较高的层次上来抽象地考察工作流管理系统，所有的工作流 管理系统都是提供了3 种功能，如图2 1 所示。 ? 。盈磊矗办；君支一 j ：藿陋嚏1 3 r 蓉藉爵藏一 銎蟹型蛋至蓟j 一天赢菱i 一： 流程分析、建 模与定义工具 l 过程定义i 工作流执行服务 图2 1 工作流管理系统的功能示意图【9 1 0 武汉理工大学硕士毕业论文 f 1 ) 过程设计和定义 工作流管理建立阶段的功能主要完成经营过程的计算机化的定义。在这 个阶段，利用一个或多个建模技术与工具，完成实际的经营过程到计算机可 处理的形式化定义的转化。所得到的定义通常可称为过程模型、过程模板、 过程元数据或过程定义，因此，在工作流建立阶段主要完成过程建模工作。 在w f m c 定义的工作流管理系统中，将过程建模得到的结果统称为过程定 义叭。过程建模是经营过程分析与经营过程重组的重要基础：过程建模主要 解决如何根据过程目标和系统约束条件，将系统内的活动组织为适当的经营 过程的问题，过程建模的作用体现为： 用于准确描述企业的经营过程，供流程分析和优化( 如经营过程重组) 使 用。 用于在不同的组织和信息系统间共享经营过程知识，便于实现基准工程 ( b e n c h m a r k i n g ) ，以及企业动态联盟。 用于研究结构演化、开发新的经营过程，以满足不同业务需求和企业动 态。 ( 2 ) 过程实例化与控制 在完成了过程模型的定义后，所生成的工作流模型将由工作流执行服务 软件进行实例创建并控制其执行过程，工作流执行服务对使用工作流模型描 述的过程进行初始化、调度和监控过程中每个活动的执行，在需要人工介入 的场合完成计算机应用软件与操作人员的交互，这样，工作流执行服务实现 了在模型中定义的经营过程与现实世界中实际过程之间的连接。这个连接通 过工作流执行服务与应用软件、操作人员的交互来完成。实现这个连接的核 心功能是工作流引擎。 工作流引擎除了完成过程的创建、删除、活动的执行与控制外，它的另 外一个重要的功能是完成与应用软件及操作人员的交互 1 l 】。这是因为在实际 企业应用中，应用软件和操作人员是完成经营业务工作的主体，而工作流引 擎通过过程定义和活动之间顺序控制实现这些独立的功能实体间的集成，从 而使整个企业经营活动成为一个协调运行的整体。 ( 3 ) 工作流管理中的人机交互 在工作流管理系统的运作过程中，人和应用是完成整个业务过程的主体。 工作流定义工具、工作流执行服务和任务表管理器都是为完成业务过程和支 持人员工作提供的运行环境和工具，具体说来，在整个工作流执行中，不同 的操作人员需要完成的工作大约可分为以下几种【1 2 】： 武汉理工大学硕士毕业论文 模型定义：创建、修改和发布企业的业务过程模型，这一般是企业的业 务管理部门( 如企管处) 的人员按照企业业务流程完成： 人机交互：按照工作流任务管理器提供的任务项，完成具体的业务处理 工作( 如填写表格、启动一个应用来计算生产计划、查询库存情况等1 ，这 个工作由企业的各个业务部门的人员完成： 系统运行状态监控：检查、监视系统的执行情况，对于系统中出现的意 外情况进行紧急处理，如终止、恢复某个过程实例的执行，改变某个活 动的状态以便整个系统能够继续执行等。这个工作由具有较高职务的系 统管理人员来完成。 2 3 工作流系统的体系 为了实现工作流技术的标准化和开放性，对异构的工作流管理系统与其 他应用系统之间的集成，工作流管理联盟提出了工作流管理系统体系结构的 参考模型( 如图2 2 所示) ，在该模型中规范了功能组成部件和接口。 图2 - 2 工作流管理系统的通用体系结构f ”1 从图中的体系结构中，可以看出，工作流管理系统主要内容分三部分： 系统的软件构件 工作流管理系统的软件构件是实现工作流管理的基本构件，负责整个工 作流管理的基本功能实现。它包括：工作流模型建立，工作流执行服务，客 户应用管理。 工作流模型建立：工作流模型描述了能够由工作流执行服务、执行的过 1 2 武汉理工大学硕士毕业论文 程所需要的所有信息，它是工作流管理系统的基础。它可以利用第三方的建 模工具，形象化地建立流程模型，并通过接口关系，建立系统所需要的控制 数据；也可以通过系统本身的流程定义，直接生成控制数据。在流程定义中， 要包括流程、活动、转换条件、相关数据、角色、需要的应用等实体。 工作流执行服务：工作流执行服务是工作流管理系统的核心。它是企业 经营过程的任务调度器。在过程建立完毕后，将由工作流执行服务进行全面 管理、监控和调度具体的实例执行。包括：过程的实例化和执行、为过程和 活动进行调度、与外部资源交互、处理相关数据。 客户应用管理：是客户操作具体任务和活动的管理模块，负责工作流任 务表中任务的分发管理。可以将一个工作流管理系统中的任务管理器提供给 客户；同时，也可以针对多个工作流产品或者是多个应用系统产品，编写通 用的任务管理器，进行系统的集成。 系统的数据 工作流管理系统中存储的数据可以分成：工作流控制数据，它是工作流 执行服务对其进行控制，用于处理过程或活动实例；相关数据，控制过程实 例状态转换的条件，并决定相关的逻辑走向，可以被应用所修改；应用数据， 是指由应用程序操作的数据，反映的是具体业务的实际内容信息，它是在整 个流程中进行流动。实际上，前两个数据是工作流管理系统中本身需要的数 据，第三类数据是其他系统中的业务数据。比如，e r p 系统结构化的数据。 其他应用的调用 工作流管理系统在设计和实施中，都必须提供足够的柔性，来满足不同 应用的需要。在与不同的应用系统进行交互时，要提供足够的灵活性。可以 建立应用接口规范和提供标准的a p i 函数在不同的系统间进行交互；可以建 立灵活的调用通道，直接调用e r p 系统中的应用进行事务处理，这种调用可 以在分布和异构的系统间进行。 2 4 应用工作流管理系统的优势 工作流管理的目的是根据预定的目标，找到合适的方法和手段来优化工 作流程。其在企业的应用会给企业带来巨大的效益。首先，采用工作流管理 将使企业改变其传统的按照功能来配置其人员的组织结构，变成按照企业要 实现的主要业务流程来配置组织结构，这样可以大大缩短其主要业务过程的 处理时间，提高其对市场的响应能力，组织结构的改变将大大减少在企业内 1 3 武汉理工大学硕士毕业论文 部不必要的物料、信息的传递时间。当然，整个企业组织结构的调整首先需 要调整传统的以部门组织生产、人员从属于某个部门的做法，变成以项目来 组织生产和人员的工作方法：一个人可能同时从属于多个项引“】。 在企业进行工作流管理系统应用主要可以取得以下优势： 提高企业管理的规范化程度。 更好地与上下游企业形成快速响应市场的供应链网络。 降低业务过程的整个处理时间，如在办公自动化环境中，通过更好地规 划工作流程、并行执行相互独立的活动、减少文档传递过程中不必要的 中间状态等方法来显著降低文档的传递和临时储存的时间。 改进工作质量，自动提供为完成某个任务所需要的相关信息。在客户服 务中，能够快速方便的访问所有相关数据和工作流程，从而可以大大提 高客户服务质量。 在工作人员之间更好地均衡负荷，如在工作人员缺勤的情况下，自动地 柔性分配替代人员。 通过在工作流模型加入对可预计的故障的处理策略来提高系统的柔性。 在工作流的基础上改进控制策略，降低相应的控制成本：如通过监控工作 流执行状态，利用分析和控制工其来进行优化控制。 通过对己经完成的工作流实例的分析，找出存在的不足，进而不断改进 工作流程。 使工作内容更加丰富，并且提高工作人员的业务能力，减少工作人员进 行单调乏味并且十分耗时的文档查找工作