（计算机应用技术专业论文）基于web+services的工作流管理系统研究和实现.pdf

摘要 业务过程管理作为一种提高企业业务过程效率的方法，受到越来越多企业的重视。新的 业务过程一旦建立，需要信息系统的支持来完成过程管理和过程执行。工作流管理系统作为 支持业务过程的一种通用软件在近年来得到了蓬勃发展，在基于流程处理的领域有着广泛的 应用前景；同时，当前的企业应用越来越呈现出分布、异构、异步的特点，因此有必要研究 如何使工作流管理系统适应不断变化的企业应用环境。 将工作流管理系统应用于分布、异构、异步的应用环境，需要分布式计算技术的支持。 w e bs e r v i c e s 技术是新兴的分布式计算技术，本文首先分析w e bs e r v i c e s 的技术层次并建立 基于w e bs e r v i c e s 的工作流管理系统框架。 同时，工作流管理系统以w e bs e r v i c e s 方式运行，需要有语义清晰的w e bs e r v i c e s 协议 支持。本文详细讨论了w f - x m l 协议的协议栈，分析其特点，总结了w f - x m l 协议作为工 作流管理系统的w e bs e r v i c e s 协议的优势和不足之处，针对原来w f - x m l 协议不能很好地 保证w e bs e r v i c e s 互操作性的弱点，结合w s i 基本概要和基本b 2 b 概要，对w f - x m l 协 议作了相应的修改，在此基础上构成工作流管理系统框架的消息服务层。 还有，w e bs e r v i c e s 技术使用中涉及大量基于x m l 技术的s o a p 消息，为管理这些s o a p 消息文档，本文分析了专门处理x m l 数据的x m l 数据库技术，建立基于文本存储结构， 利用嵌入式的关系数据库进行查询优化的原生x m l 数据库，从而构成工作流管理系统框架 的持久层。 本文的工作流管理系统使用了w e bs e r v i c e s 技术和x m l 数据库技术，系统松耦合，灵 活性高，符合w e bs e r v i c e s 互操作性的要求，能够较好地适应当前企业应用环境。 关键词：工作流：工作流管理系统；w e b 服务；w f - x m l 协议：x m l 数据库 a b s t r a c t b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n ti sam e t h o d 协i m p r o v ee n t e r p r i s eb u s i n e s sp r o c e s sa n di s r e c o g n i z e db ym a n ye n t e r p r i s e s o n c ean e wb u s i n e s sp r o c e s si se s t a b l i s h e d ，i tn e e d sa n i n f o r m a t i o ns y s t e mt o i m p l e m e n tp r o c e s sm a n a g e m e n ta n dp r o c e s se x e c u t i o n w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hi sg e n e r a ls o f t w a r et os u p p o r tb u s i n e s sp r o c e s sa n di sd e v e l o p i n gf a s t i nr e c e n ty e a r sa n dc a l lf i n daw i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c ti nt h ef i e l do fp r o c e s s m e a n w h i l e ，t h e e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ed i s t r i b u t e d ，h e t e r o g e n o u sa n da s y n c h r o n o u s ，s o i ti sn e c e s s a r yt or e s e a r c hh o ww f m sa d a p tt ot h em u t a t i v ee n t e r p r i s ee n v k o n m e n t i tn e e d st h es u p p o r to fd i s t r i b u t e dc o m p u t et e c h n o l o g yt oe m p l o yw t m si nt h ec o m p l i c a t e d a p p l i c a t i o ns i t u a t i o n w e bs e r v i c e si so n eo f t h em o s ta d v a n c e dd i s t r i b u t e dt e c h n o l o g y , a n df w s t l y t h ep a p e rd i s c u s s e dt h et e c h n o l o g yl a y e r so f w e bs e r v i c e sa n dc o n s t r u c t e dt h ew f l v l sf r a m e w o r k b a s e do nw e bs e r v i c e s s e c o n d l yaw e bs e r v i c e sp r o t o c o lw h i c hc a nu n d e r s t a n dw o r k _ f l o wc l e a r l y i se s s e n t i a lt os u p p o r taw o r k f l o wi n s t a n c er u n n i n ga saw e bs e r v i c e ，s ot h ea r t i c l ed i s c u s s e d d e t a i l e dt h ep r o t o c o ls t a c ko fw f - x m lp r o t o c 0 1a n ds u m n l a r i z e dt h ea d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e so ft h ep r o t o c o lw h e ni ta c t e da saw e bs e r v i c e sp r o t o c o li nw o r k f l o ws y s t e m a n d t h em e s s a g es e r v i c el a y e ro f t h ew f m sf r a m e w o r kw a sc o n s t r u c t e db a s e do nt h em o d i f i c a t i o nt h e w f - x m lp r o t o c o lr e f e r r i n gt ot h ew s - ib a s i cp r o f i l ea n db a s i cb 2 bp r o f i l e a tl a s ti no r d e rt om a n a g e ral a r g en u m b e ro fs o a pm e s s a g ed o c u m e n t s ，t h ea r t i c l ea n a l y z e d x 臣d a t a b a s ea n dc o n s t r u c t e dan a t i v ex m ld a t a b a s ew h i c hi sb a s e do nt e x t - b a s e ds t o r e s t r u c t u r ea n do p t i m i z e st h ed a t a b a s eq u e r yb yu s i n gal i g h t w e i g h te m b e d d e dr e l a t i o n a ld a t a b a s e a n dt h ep e r s i s t e n c el a y e ro fw f m sf r a m e w o r kw a se s t a b l i s h e db a s e do nt h en a t i v ex m l d a t a b a s e t h ew f m sf r a m e w o r ki sb a s e do nw 曲s e r v i c e sa n dx m ld a t a b a s ea n di sl o o s ec o u p l e da n d f l e x i b l e t h es y s t e ma c c o r d e dw i t ht h ed e m a n do fc o o p e r a t i o no fw 曲s e r v i c e sa n dc a r la d a p tt o t h ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：w o r k f l o m ；w f m s ；w e bs e r v i c e s ；w f - x m lp r o t o c o l ；x m ld a t a b a s e i i 东南大学学位论文独铡性声朋 本人声明所墨交的学位论文是我个人在导师摆鼯下进行的辑究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育 视构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所傲豹任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 ，一 ，m 研究生签名：主生2 垦日期：2 0 0 6 年3 月 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学 位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本人电子文裆的内容稻纸质论文的肉容棚一致。除在保密期内的傈密论文外， 允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文 静公毒( 包括刊登) 授权东南大学骚究生院办理。 磷究生签名：星主墨导龚蕈签名：勉 日期：2 0 0 6 年3 月 绪论 1 1 课题背景 1 绪论 业务过程管理( b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t ，b p m ) 作为一种提高企业业务过程效率 的方法，受到越来越多企业的重视；同时，诸如文字处理系统和数据库系统之类的信息系统 作为一种崭新的劳动工具，能够大大降低人们的劳动强度，显著提高人们的劳动效率。因此， 引入信息系统来组织业务过程这一观点由来已久，现代企业强调传统的以职能为基础的组织 机构和运行机制转变为以过程为中心的管理模式，在信息集成的基础上实现过程集成受到越 来越多企业的重视。新的业务过程一旦建立，需要信息系统的支持来完成过程管理和过程执 行。工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w f l v l s ) 作为支持业务过程的一种通 用软件应运而生，并在近年来得到了蓬勃发展。这里的工作流就是指业务过程，工作流管理 系统通过将工作流程分解成定义良好的活动、角色、规则和过程来进行执行和监控，达到提 高生产组织水平和工作效率的目的。 传统的信息系统解决方案，将业务过程的管理和执行结合在一起。过程管理被隐藏在信 息系统中，不利于分析业务过程，形成完整正确的过程管理；同时，过程的具体执行也直接 嵌入在系统中，难以更新扩展。这样的系统高耦合，可扩展性差。 工作流管理系统作为一种通用软件，专注于业务过程的管理。它负责确保将正确的信息 在正确的时间传递给正确的人( 在信息系统中，一般指计算机应用程序) ，保证业务过程中 的每个步骤能按照预定的顺序执行，并且调用指定的应用程序来实现业务过程，其本身并不 参与到过程执行功能中。以工作流技术为核心构建的系统，具有高度的灵活性，在业务过程 发生变化时，可以迅速地进行业务过程重组以适应需求变化。 正是由于上述优点，工作流管理系统在电子政务、电子商务等其它基于流程处理的领域 有着广泛的应用前景。 将工作流管理系统应用于实践，还有如下的因素需要考虑： 应用的分布性：越来越多的业务过程需要跨部门，甚至跨企业，需要各个参与方的协作 才能完成。例如，在供应链系统中，业务过程往往涉及多个原料供应商和产品制造商。 应用的异构性：在业务过程涉及的多个协作方的信息平台不尽相同。底层硬件平台，到 操作系统，直至系统的体系结构都有多种选择，造成了当前应用的异构性。 应用的异步性：在大型的、有着复杂业务过程的信息系统中，应用程序往往要进行大量 的计算，访问大型数据库才能获得结果。因此，应用程序之间的交互一般不可能是“同步” 的，而是“异步”的。 因此，需要一种分布式技术将分布、异构、异步的业务过程无缝整合起来。面向服务的 体系架构( s e r v i c eo r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 是最新的分布式计算技术，可以将软件组件 ( 包括来自不同系统的应用程序函数，对象和进程) 发布为服务。随着业界对b 2 b ( b u s i n e s s - t o - b u s i n e s s ，商务到商务) 、a 2 a ( a p p l i c a t i o n - t o - a p p l i c a t i o n ，应用程序到应用程 序) 的需求越来越大，对面向服务的体系架构的需求随之变大。在s o a 环境下，服务组件 可以使其它业务应用程序与这些服务链接，以便无需人为操作即可进行交互操作和数据共 享；还可以在业务应用程序和进程之间实现互操作。 利用w e b 技术，面向服务的体系架构可以通过标准技术( 例如x m l ) 促进服务通过 i n t e m e t 传递。它使用中立于平台的标准。发布底层应用程序并使之可以被任何应用程序在 东南大学硕士学位论文 任何位置使用这就是结合s o a 、w e b 技术的w e bs e r v i c e s w e bs e r v i c e s 建立于s o a 基 础之上，通过使用业界标准封装应用程序并将其发布为服务；这些服务通过网络传递基于可 扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 的数据并将其发布，以便在网络( 尤其 是i n t e m e t ) 上使用。 将w e bs e r v i c e s 技术引入工作流管理系统，可以解决上述的分布性、异构性、异步性问 题，必将推动工作流技术得到更广泛的应用。 1 2 当前国内外研究现状 如果数据库系统像受人尊敬的智者讲述的条理清晰的故事，那么工作流管理系统就像一 群乳臭未干的小子在大谈各自的“哲理”。之所以这样讲，是因为工作流管理系统还处于技 术发展曲线上的初级阶段i l 】。目前工作流技术的标准还未完全统一，技术还未成熟，大学和 研究机构仍在进行相关研究，比较基本的、主要的研究内容包括以下几个方面1 2 1 ：( 1 ) 工作 流管理系统体系结构的研究；( 2 ) 工作流模型与工作流定义语言；( 3 ) 工作流的事务特性； ( 4 ) 工作流的实现技术，包括面向对象技术、异构分布式计算、消息通讯、数据库等于工 作流系统的设计实现有关的各项技术方法；( 5 ) 工作流的仿真与分析方法；( 6 ) 工作流的集 成与互操作技术，即研究异构应用系统的集成以及不同工作流系统之间的互操作问题；( 7 ) 工作流与经营过程重组，研究如何通过工作流系统的实施来有效地实现企业的业务过程重 组。产品供应商也在不断地推出新的产品，来补充应用中存在的不足。国外方面主要包括 m m 、s a p 、f i l e n e t 和t e 锄w r eg r o u p 等公司，由其生产的工作流管理系统分别是m m w e b s p h e r em q w o r k f l o w 、s a pw e b f l o w 、p 8b p ms u i t e 和t e a m w a r ef l o w ：国内也有一 些工作流产品，如信雅达公司的s u n f l o w 、协同公司的协同工作流和东兰公司的d l f i o 等。 参考文献3 中指出了工作流技术及其产品发展的八个方向，分布式的工作流管理系统也 是其中之一，同时该文献中也列举了一些基于分布式技术的工作流管理系统研究项目；参考 文献4 也提出了一种分布式的工作流管理系统框架，并分析了其可扩展性和柔性。上述的工 作流管理系统研究项目都还没有使用w e bs e r v i c e s 技术。 一个由w e bs e r v i c e s 技术构建而成的合作应用程序里，在不同的工作流可以相互调用被 其理解( 互操作) 之前，需要一个标准去描述公共流程、组合、专用工作流和其他常见的工 作流构件。尽管现在已经有了一些被提议的工作流标准，但关于这种工作流互操作性的标准 还未被人们确定“。 w f - x m l ：w f 也是一种基于x m l 的工作流互操作性信息的编码。 w s f l ：i b mw e b 服务流语言( i b mw e bs e r v i c e sf l o wl a n g u a g e ) ，指定了w e b s e r v i c e s 组合的两种类型：( 1 ) 一个被认为是流模型( f l o w m o d e l ) 的可执行业务 流程，和( 2 ) 一个被认为是统一模型( 四o b a l m o d e l ) 的业务合作 b p 4 w s ：用于w e bs e r v i c e s 的业务流程执行语言( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o n l a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ) 是用于w e bs e r v i c e s 编制、工作流和组合的w s f l 和 x l a n g 的协作合并。该语言还尚未被提交到i t 标准组织。 w s c i ：s u n b e a i n t a l i o s a p 联盟的w e bs e r v i c e s 编排接口( w e bs e r v i c e s c h o r e o g r a p h yi n t e r f a c e ) ，是一种基于x m l 的接口描述语言，该语言描述了参与和 其他服务的编排交互作用的w e bs e r v i c e s 所交换的信息流。 w s c l ：w 3 c 的w e bs e r v i c e s 对话语言( w 3 c sw e bs e r v i c e sc o n v e r s a t i o n l a n g u a g e ) ，允许定义w e bs e r v i c e s 的抽象接口( t g 就是，w e bs e r v i c e s 支持的企 业级对话或公共流程) ，以及交换的x m l 文档及其文档的排序。 工作流管理系统管理当前的企业业务过程，需要先进的分布式技术支持，将w e bs e r v i c e s 2 引入工作流管理系统的相关标准还未最终统一，w e bs e r v i c e s 技术作为一种新兴的分布式技 术还为正式应用于工作流管理系统中 1 3 本文的研究目标和研究内容 本论文“基于w e bs e r v i c e s 的工作流管理系统研究和实现”是在上述背景下提出的。本 文针对分布、异构、异步环境下的工作流管理系统的应用领域，研究并实现一个基于w e b s e r v i c e s 的工作流管理系统，本系统应该具有以下特点： 支持分布式的应用领域：对于实际的业务过程，本系统不仅要支持企业内部的业务 过程，也要能支持跨企业的业务过程。 支持异构性的应用领域：支持业务过程涉及的协作方采用不同的硬件平台、操作系 统、应用体系架构。 支持异步性的应用领域：实际业务过程的各个协作方，很可能不能实时地、同步地 回复请求，本系统也应该支持这样的应用环境。 支持w e b 操作功能：进行业务过程管理的工作流管理系统也作为服务提供，系统 也要提供基于w e b 的使用界面，供客户( 管理员) 使用。 为实现上述目标，本文将进行以下几个方面的研究工作： 工作流管理系统的体系结构、相关的接口技术。 w e bs e r v i c e s 技术及其将其引入工作流管理系统的必要性。 x m l 数据库技术处理x m l 数据的特点以及将其应用于工作流管理系统中。 基于w e bs e r v i c e s 的工作流管理系统的框架。 1 4 本文的组织结构 本论文共分为四个部分，具体组织如下： 第一部分：包括第一章“绪论”，介绍课题背景和论文的组织结构。 第二部分：基于w e bs e r v i c e s 的工作流管理系统相关技术分析。包括第二章“工作流管 理系统”、第三章“w e bs e r v i c e s 技术”和第四章“x m l 数据库”。 第三部分：系统总体结构分析、设计和实现。包括第五章“系统总体结构分析与设计” 和第六章“系统实现技术”。 第四部分：第七章“总结和展望”对本论文作了总结分析并展望今后的工作。 3 东南太学硕士学位论文 2 工作流管理系统 工作流管理系统是与本文密切相关的技术之一，本鬻遁过对该技术的研究与分攒，提出 了在工 擎淀篝理系统孛；l 入分毒式诤算技零静要求。 2 1 工作流管理系统概述 王捧流( w o r k f l o w ) 懿概念添手生产缀缓帮办公叁渤纯壤域，它怒钟对日常王搏巾巽有 固定程序的活动而提出的一个概念，目的是通过将工作分解成定义彘好的任务、角色，按照 一定的规则和过程来执行这些任务并对像们进行监控，逖到提高办事效率、降低生产成本、 提高企业生产经营管理水平和企业竞争力。 工据滤技零匏发曩大致经舞了三令羚段：第一除羧，主要为痘建予禁些特定赣城鹣，稳 对独立的应用系统；第= 阶段，主要表现为具有底层的通讯基础结构的、能够实现任务协作 的应用系统；第三阶段，具有图形用户界面的过程定义工具、用户定义岛任务执行完全分离 的工作流赣理系统。其体系结构基本上符合工作流管理联盟所提出的标准结构 2 1 。 对王搏漉煞磅究起淫予二+ 世纪七十年代，受霜终瓣霜限性，最税懿工作流管理系统主 要阻企照内都的文档楚璞为主。当时，个入计算视作为倍惠处理的工其趟未普及，入 f 】为了 提高信息收集、处理、储存、应用、传递、共享的效率，而希望建立种无纸化的计算机工 作环境，予是一些公司建虚了自己专用的或可商品化的袭单传递应用系统( f a r m s - r o o t i n g a p p l i c a t i o n ) ，这些系统遗常运 亍在大型机线小型枕上，耀予实现墨常表单处理的电子他和皂 韵诧，遮糖表擎转递系绫蜀戳看裁是瑷筏工作流管理系统豹一令雏鼙。 二十世纪八十年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等鄹形图像处理公司帑先开拓了i 佧流产 品市场，成为最早的一批工作流产品供威商。他们把图像扫描、复合文档、结构化路由、实 例跟踪、关键字索引以及光盘储存等等功能结合在一起，形成了一种全过程支持某些她务过 程弱集藏纯软舞( 怠) ，遮便是早期的王 筝滚营理系统。f i l e n e t 于1 9 8 4 年雄出豹w o r k f l o w b u s i n e s ss y s t e m 和v i e w s t a r 于1 9 8 8 年推拯的v i e w s t a r 镬是其中的典爨代表。这种增像性质 的集成化软件系统为企业简化与重组自已的关键业务流稷提供了一种非常适合的方案，同时 可以看出，工作流从最初的诞生之日就魁为了一种面向过程的系统集成技术而出现。 到7 ：+ 世纪九十够代，随着计算掇驰普及，诗算机网络技术鲍迅速发曩，企业的髂息 纯程瘦攒糍，企韭莹意餮源越来越表现穗一释分布式、黪构性特点。金照的分教性、决策制 定的分散性和对日常事物激动详尽信息的需求，以及c l i e n v s e r v e r 体系结构，各种分布式计 算技术的日益成熟，都说明了这样一个攀寓：集中式信息处理的时代已缀过去，实现犬规模、 分布、异构执行环境，馊褥相互关联的经务糍够高效运转井接受密切擞控成为一种趋势。同 嚣幸疆着i n t e m e t 鼓零豹聚爱及痘霜，鼹遴了电子蠢务( e - b u s i n e s s ) 巍粥静援太发震，镬褥 公司与公司之间、公司内鄢部f 1 之间以及予公司之间的她务相互处理成为可能，这为工作流 的发展带来了很大的机遇和挑战。电子商务的独特优势必将成为未来商务活动的新模式。而 电子商务的首要功能就摄商务流程的管理和监控，如企她供应链管理系统( s u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ，s c m ) 秘念照客户关系簿遴( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ，c r m ) 。在 这种技术鬻最下，工作流管理系统也由最扔盼无纸纯办公环境，转纯为管理企业复杂信息， 实现业务_ 过程自动执行的必要工具。这样的一个转变，也把工作流技术带入了一个崭新的发 展阶段+ 使得人们对工作流从更深层次、更广领域、蔓高水平上展开了广泛的研究工作。 毒 工作流管理系统 1 9 9 3 举工作流技术的标准化维缎一一工作流簿联联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n t c o a l 赫o n ，w f m c ) 敷箴妻括悫着工箨滤撩零在诗算撬藏蹋领域之中被醺礴建齄势窭鸯基驰 一席之媲，该组织对工作流锴理系统瞬褶装概念散出了定义，使得工作流技术进入了相对成 熟的阶段a 以下是本文所阁到的一些概念的定义，其中主鼹概念的关系如图2 - i 所示嗍。 图2 - i 工作流基本概念 工作流( w o r k f l o w ) , 王作流是一类自够完全或者部分自动执行的业务过程，它能够根 据一系瓢赡过覆掘襄，健文褴、穰意帮任务在不嚣戆掇蟹毒之阕进 亍簧迸与挟簿。 工器漉管理系统( w o r k f l o wm a n a g e a a a e n ts y s t e m ，w f m s ) ：透遘毽臻运行予一令或多个 工作流引攀之上的软件，能够定义、创建、管理工作流的系统。它能够解释过程定义，岛工 作流参与者交互。调用其像i t 应用程序。 业务进程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：一惹列提关过程或添凌，透过这些活赫摺互协话，才缝 实袈监务器的。 过程定义( p r o c e s s d e f i n i t i o n ) ：业务过程的支持自动他处理的形式。过程定义包含的内 容有：由所有参与活动以殿活动之间的联粼构成的网络、道程的启动平口中止条件、单个活动 的信息等。 话动( a c t i v i t y ) ：鼗务过程夔一个逶瓣步骤，哥黪自系统垂动完藏，落哥麓需要入豹参 与；活魂黥救簿嚣要天力蠛 露) 辊器辩源静支箨。 自动活动( a u t o m a t * da c t i v i t y ) ：在溅务过程的执行中可以由工作流管理系统自动她理 的活动。 手凌透翡( m a n u a t a c t i v i t y ) ：在业务避稷鲢技嚣孛毖缁遥遘天熬参垮牙蘸够完残豹瀵韵。 实舞( i n s t a n c e ) ：进程麓活动麴一次毽禽所簧数攥鹩蒸钵技孬。蕊程蕊一次运籍穰褡捧 一个过程实例；话动的一次运行被称作一个活动实例 客户成用( c l i e n t a p p l i c a t i o n ) ：一个能够跟工作流岽缆交互，可以请求工作流引攀的功 能的应用。这些功能包括：处理工作表、赛渤积控靠8 过程实铡、键g 过摆定义彝其他一感管 理功鼗。 被调穗爝( i n v o k e d a p p l i c a t i o n ) ：能够被工作流警壤蒜统调用的穗髑它代表了一个自 动活动，娥蒲被工作流参黼着处理的一个z 作项目 2 ；2 工佟流警理系统戆参考模鍪爱接霜 工作i i ；c 臀理系统是项快速发展的拽术，其主要特点是：过程的自动化处埋，这些滋程 包含由人与啦机必基础的添动，特别是对月s 些与i t 应用程序、工具交盔的过程，进行自动 5 东南大学硕士学位论文 化处。许多软件开发商都有工作流产品，并且不断有新的工作流产品走入市场。市场上可选 择的产品范围很大，因此每个开发商只关注产品特殊功能，而用户可以采用不同的商品来满 足不同的需求。然而，没有统一的规范使不同的工作流产品协同工作，这是由于不兼容的过 程控制方式所致。 工作流管理联盟是由一些公司联合到一起成立的组织，从事上述问题的研究。业界一直 认为，所有的工作流产品都有一些相同的特性，这样对各种功能使用公共的标准，就可以实 现不同产品间的协同工作。工作流管理联盟的成立是为了确定那些功能范围，并且为工作流 产品的实现制定适当的标准。希望这些标准能够使不同种的工作流产品协同工作，并提高工 作流应用程序与其它信息技术的集成能力，从而工作流技术能够得到更有效的应用。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 ) 描述了工作流管理系统的概念、术语、通用结构、 主要功能组件、接口以及在接口间进行交换的信息，如图2 - 2 j 。 图2 2t 作流参考模型组件和接口 下面分别介绍工作流参考模型中的各个组件。 工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) 工作流引擎是为工作流实例提供运行时的执行环境的软件服务器，负责工作执行服务中 部分( 或者) 全部的运行控制环境。在一个由多个工作流构成的工作流执行服务中，要把过 程进行划分，分配给工作流引擎。可以按照过程类型划分：某个工作流引擎负责控制相应的 类型过程；按照功能进行划分，某个工作流引擎负责控制过程中相应的功能子过程。 工作流执行服务( w o r k f l o we n a c t m e n ts e r v i c e s ) 工作流执行服务是由一个或多个工作流引擎构成的软件服务器，用来创建、管理、执行 工作流过程实例，为过程实例和活动实例提供运行环境，负责解释和激活过程定义，与过程 所需的外部资源进行交互。工作流执行服务利用接口二和接e l - - 访问外部资源。在不同的工 作流执行服务间需要一个标准的协议，来实现一种产品间的调用。使用接口四，执行服务可 以把活动或子过程转移到另外( 异种) 执行服务中执行。 过程定义工具( p r o c e s sd e f i n i t i o nt o o l s ) 过程定义是用来创建一个计算机可以处理的形式的过程描述。可能要以形式过程定义语 言、对象关系模型、简单的系统、脚本或者在参与者进行信息传递的路径集为基础。工作流 定义工具，可以作为工作流产品的一部分，也可以作为业务过程分析产品的一部分来提供给 用户，其主要功能是为用户提供一种对实际业务过程进行分析、建模的手段，进而生成业务 6 工作流管理系统 过程的形式化描述过程定义。过程定义工具与工作流执 亍服务之间的交互是通过接口一 宠藏熬。 客户成用程守( c l i e n t a p p l i c a t i o n s ) 客户成用程序是需要和工作流引擎进行交互的应用糨序，这些交互能括工作项处溅，流 程初始化极其流程挂起、蘸新开始等等，获取或管理过糕定义数据。这然交互是通过接d - - - 进行 被调藏瘸程序( i n v o k e d a p p l i c a t i o n ) 被调威用程序指工作流执行服务在过程实例的运彳亍过程中直接或间接地调用的、用以自 动完成某个活动实例的应用程序。这种调用功能是通过接口三来实现的 管理及监控工具( a d m i n i s t r a t i o n & m o n i t o r i n gt o o l s ) 警蓬及整控工具胃毅魏褫工箨滚全部获态帮获取全部的痿惠，能够褥翻z 终演l 运磐捷态 韵完整视嘲，也提供了一凝全面的功能黛，进行包括安惫性、控制和枚隈等方面的系统管理 功能。通过接口五，不同的工作流执行服务可以共享这贱管理和监视功能。 在上述的组件定义中撮到了五种接口，参考模型也怒义了这些接甜： 接弱一；工作流挠舒激务和工痒浚建攘( 漉程定义) 工兵之翔的援弱； 接裔篡：工作流技舒服务和客户端藏耀之闻的接秘； 接口点：工作流执行服务和直接调用的应用程序之间的接口： 接口四；工作流执行服务之间的互操作接口； 接口蠢；工作流执行服务和工作流舞理工具之闻静接叠。 2 3 工作流管理系统的发展 籍工穆流管理系统藏瘸于企业堑务过程管理，必须研究企韭镥怠环壤静特点。当翁，隧 着i n t e r a c t 技术的发展及废用，电子商势应用的不断普及，企业的信息资源呈现出以下的一 些特点。 企业疵用的分布性；这是网络技术不断发展的必然结果。企业应用的霹络化不仅袭现在 企壁秀器番酆门静禺壤嘲痰翔方瑟，受突癞豹是夔着毫乎囊务静瘦弱，众潼之翔透过i n t e r n e t 的合作更加密切。在企北供应链管理系统和企业客户美系管理应用中，往往涉及几个众业的 参与。 企业废用的异构性：傣息技术是一个在不断进步的技术，企业的信息化水平也是随着信 怠茬本豹避步嚣与鞋侯遴。在蘧过程孛，众踅蓊约售患系缝必然要器冀德骧熬l 瑟系统糖囊残。 这些旧系统采用的硬件平台、操作系统、应用体系架构静不相同，这就造成了采用不间阶段 信息技术的应用系统并存于企业的信息资源中。另一方面。企业应用的分布性也造成了应用 的异构性。电子商务应用的各个协作企业的信息化水平不一致，采用的技术也千差万别。这 些都造成了当蘸企业信纛斑用的异构饿。 企鼗纛瘸懿异步毪：警翦靛h t t p 协议可以旋褫凳一静帮辩豹、l 霹步鹃祷输捺议：客户 端向服务端提出访问请求，服务端可以“即时”将请求结果反应给客户端；如果服务端不能 在规定的时间内产生请求结果，服务端就会向客户端反应“超时错谈”结果。目前h 下r p 协议主要应用于w e b 页灏的访问上，这些页亟大多都楚静态页面，或赣是只需访阉小型数 蕹痒羲霉数整戎熬囊态燹瑟，可鞋涝燕瓣步反瘟兹要求，霜露，主述鹣“超鞋镑谖”瞧是一 种可以按照的报错机制，客户端只需刷新页面，再次提出请求即可。倪在大型的、有麓复杂 业务过程的信息系统中，应用程序往往簧进行大量的计算，访问大型数据库才能获得结果。 同时，程分布式计算环境下，应用程序执行还需要访阔避端资源。这些情况下，应用程序不 ? 东南大学硕士学位论文 可能。同步地”反应结果，而是“异步的”。 工作流管理系统作为支持业务过程的一种通用软件必然要在企业信息环境变化时随需 而变。尽管经过工作流产品供应商与工作流研究人员几十年的不懈努力。使得工作流技术由 最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- - d , 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。 工作流系统要在当前分布、异构、异步的企业应用环境中得到广泛应用，其不足之处主 要有以下几个方面 2 1 ： 标准不统一，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 作流定义语言以及接口函数。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。 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。 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。因此，在工作流系统与企业应用间更待建立一个性能良好的“粘 合层”，最好是独立于不同企业应用的一个标准的集成框架，这将极大地提高工作流系统对 企业应用的适应性。 本文将分析主流的w f l v i c 的相关规范标准，提出一个工作流管理系统的分布式应用框 架，采用w e bs e r v i c e s 技术构建底层的通信基础结构，利用这种先进的分布式技术集成企业 中原有的应用系统。 8 w e bs e r v i c e s 技术 3w e bs e r v i c e s 技术 w e bs e r v i c e s 技术是一个仍在不断发展的新兴技术，本章紧跟w e bs e r v i c e s 技术发展的 潮流，分析了w e bs e r v i c e s 技术及将其引入工作流管理系统的可行性。 3 1 w e bs e r v i c e s 的概念 分布式计算是一种计算方法，在这种计算方法中，组成应用程序的不同组件和对象可以 位于处在网络上的不同计算机上例。目前常用的分布式计算技术包括m i c r o s o f td c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，分布式组件对象模型) 、o m gc o r b a ( c o m m o n o b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，通用对象代理体系结构) 、m o m ( m e s s a g eo r i e n t e d m i d d l e w a r e ，面向消息的中间件) 和s u nj a v ar m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ，远程方法 调用) 。与传统的孤立的应用程序比较，应用上述技术建立的分布式计算环境提供了许多显 著的优点f 9 】： 性能更高：可以同时执行多个应用程序，并通过多个服务器分担负载。 协作性：可以通过标准的分布式计算机制连接多个应用程序。 可靠性和可用性更高：应用程序或服务器程序可以在多台计算机上以集群方式使 用。 可伸缩性：通过在功能强大的服务器上部署可重用的分布式组件来实现可伸缩性。 可扩充性：通过动态配置或重新配置网络中分布的应用程序来实现可扩充性。 效率更高，开发周期更短：通过分解大问题，独立组件可以由更小的开发小组完成。 重用性：分布式组件执行的各种服务有可能由多个客户程序使用，从而有助于减少 各自的开发工作，并提高组件之间的互操作性。 成本更低：分布式组件一旦开发成功，即可通过网络访问大量得以重复使用，因此 可以显著降低成本。 上述的分布式计算技术在局域网内部的同构环境中已经得到了广泛应用。随着i n t e m e t 成为跨越和连接业务边界的逻辑解决方案，因此也要求应用程序可以跨网络进行互操作。上 述的分布式技术面临着以下的一些常见问题 9 1 ： _ 异构网络环境中客户程序和服务器环境中占位( s t u b ) 程序，骨架( s k e l e t o n ) 不同 版本间的维护工作相当复杂。 _ 分布式环境中服务质量( q u a l i t yo f s e r v i c e ，q o s ) ( 如伸缩性、性能和可用性) 占 用了应用程序的大部分开发时间。 在局域网中可以很好地运行，但对于防火墙的支持不够，甚至不能通过i n t e m e t 访 问 结合s o a 、w e b 技术的w e bs e r v i c e s 是自描述的模块化的业务应用程序，它们通过可 编程接口经由i n t e m e t 将业务逻辑发布为服务，并通过i n t e r a c t 协议来查找、订阅和调用这 些服务。普遍认为 1 0 1 ：w e bs e r v i c e s 是独立于平台和语言的软件组件，w e bs e r v i c e s 能够： ( 1 ) 用服务描述语言来描述；( 2 ) 在服务注册处发布；( 3 ) 通过标准的机制，在运行时或 设计时被发现；( 4 ) 可以跨网络地通过a p i 声明被调用；( 5 ) 可以与其它服务组合。使用 w e bs e r v i c e s 技术的应用程序有如下的一些优点【9 】： 可以穿越防火墙、通过基于x m l 的p r c 机制调用。 9 东南大学硕士学位论文 可以提供基于x m l 消息交换的、跨平台的、跨语言的解决方案。 可以使用轻量级结构简化应用程序集成，而不用影响可伸缩性。 可以实现异构应用程序之间的互操作。 w e bs e r v i c e s 也可以写作w e b 服务，为不产生歧义。本文