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基于w e bs e r v i c e 的分布武工作流的应用研究 摘要 随着我国信息化和互联网技术的迅速发展，电子政务成为当今信息化最重 要的领域之一。虽然目前电子政务技术已经进入了电子政务服务系统阶段。但 是目前的电子政务系统基本处于一个异构、自治、分布的环境中，致使本该协同 一致的完整业务过程被人为分割和打碎，形成了一个个“信息孤岛”。要很好的解 决当前电子政务面临的难题，就必须推动协同电子政务。跨部门的分布式工作流 技术作为一种群体协同技术，在当今协同电子政务应用中有着重要地位。 国内针对分布式工作流在协同业务中的研究己比较多，但主要是基于j 2 e e 和c o r b h 平台来展开的。虽然基于这两种平台的分布式工作流可以一定程度上解 决目前电子政务不协同的问题，但他们大多只是实现了部门内部的协同，并不能 实现不同部门之间、异构平台之间的统一流程定制和交互。w e bs e r v i c e 作为一 门新型的基于标准的应用集成方式，具有良好的安全性、交互性、跨平台等几方 面的优点，可以很好的克服传统分布式工作流的不足。 本文在分析协同政务面临的困境和当前主流分布式工作流技术( c o r b a 、 d c o m 、j 2 e e 等) 各自缺点的基础上，结合w e bs e r v i c e 优点，提出了一种采用 w e bs e r v i c e 技术和基于事件和消息的机制，通过服务发现代理的方式实现跨部 门流程自由绑定方式来实现统一流程定制和交互。并给出了基于w e bs e r v i c e 技术的分布式工作流管理系统的组件模型和体系结构，同时对其中动态绑定、调 度算法、引擎接口等关键问题进行了分析阐述。最后在i b mw e bs p h e r e 基础上， 按照前面给出的系统组件模型和体系结构，设计了一种基于w e bs e r v i c e 技术的 分布式工作流管理系统t m f l o w 。通过广州国土局统一电子政务平台的实砸表明， 基于w e bs e r v i c e 的分布式工作流管理系统可以有效的解决区域政务协同问题， 它不仅实现了系统功能部件的分布和工作流引擎的分布执行，而且实现了更高层 次的工作流过程模型的分布。 关键词： w e bs e r v i c e ，工作流管理，电子政务，可扩展标记语言 基于w e bs e r v i c e 的分布式工作流的应用研究 a b s t i 温c t w i t ht h ei n f o r m a t i o n b a s e da d v a n c i n gs t e p so fo u rc o u n t r ya n dt h e r a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n e tt e c h n o l o g y ，t i l ee - g o v e r n m a n tb e c o m e so n e o ft h em o s t i m p o r t a n tf i e l d s o fc u r r e n ti n f o r m a t i o n - b a s e & t h o u g h e - g o v e r n m e n tt e c h n o l o g ye n t e r se - g o v e r n m e n ta n ds e r v e ss y s t e m a t i cs t a g e a tp r e s e n t ，b u tt h ep r e s e n te - g o v e r n m e n ti sc o n s t r u c t e di no n ed i f f e r e n t l y 。 i na u t o n o m y ，e n v i r o n m e n td i s t r i b u t e d c a u s e ，s h o u l dc u ta p a r ta n db r e a k i nc o o r d i n a t i o nw i t hi d e n t i c a li n t a c tb u s i n e s sc o u r s ea r t i f i c i a l l y ，h a v e f o r m e d d e t a c h e di s l a n d so fi n f o r m a t i o n i tm u s tp r o m o t ei nc o o r d i n a t i o n w i t ht h ee - g o v e r n m e n tt ow a n tv e r yg o o dd i f f i c u l tp r o b l e mt h a tt h e e - g o v e r n m e n tf a c e sa tp r e s e n to f i n t e r e n t e r p r i s ed i s t r i b u t e dw o r k f l o w t e c h n i q u ei so fg r e a ti m p o r t a n c ei nt h ec u r r e n te n t e r p r i s ec o m p u t e r a p p l i c a t i o n s d o m e s t i ct od i s t r i b u t e dw o r k f l o wu n t i lr e s e a r c ha m o n gb u s i n e s st o o m a n y ，b a s e do nj 2 e em a i n l ya n dc o 髓ap l a t f o r mc o m e 。l a u n c h t h o u g ho nt h e b a s i so ft h e s et w ok i n dp l a t f o r mt h ed i s t r i b u t e dw o r k f l o wc a ns o l v eb y e - g o v e r n m e n ta tp r e s e n tt oac e r t a i ne x t e n ti nc o o r d i n a t i o nw i t hp r o b l e m ， b u tt h e yr e a l i z et ow o r ki nc o o r d i n a t i o nw i t hd e p a r t m e n to n l ym o s t l y ，c a n n o tr e a l i z ed i f f e r e n t d e p a r t m e n t ，d i f f e r e n tu n i f i e dp r o c e d u r et o c o n s t r u c tp l a t f o r mc u s t o m i z ea n dm u t u a l w e bs e r v i c ea so n en e wb a s e do n s t a n d a r da p p li c a t i o ni n t e g r a t e dw a y ，h a v eg o o ds e c u r i t y ，i n t e r a c t i o n ， s t e pp l a t f o r ms e v e r a lo fa d v a n t a g e s 。c a nw e l lo v e r c o m et h ed e f i c i e n c yo f t r a d i t i o nd i s t r i b u t e dw o r k f l o w t h ep r o b l e mo ft h ee - g o v e r n m e n ta n dt h es h o r t c o m i n g so ft h em a i n d i s t r i b u t e dt e c h n i q u e ( j a v a 跚i ，c o r b ) a r ea n a l y z e di nh e r e o nt h eb a s i c o fw e bs e r v i c ea r c h i t e c t u r e s ，t h ec o m p o n e n tm o d e la n da r c h i t e c t u r eo ft h e w e bs e r v i c eb a s e dd i s t r i b u t e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma r ei n t r o d u c e d i nt h i st h e s i s t h ec o m p o n e n tm e d e la n da r c h i t e c t u r eo ft h ew e bs e r v i c e s b a s e dd i s t r i b u t e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma r ei l l u s t r a t e d s o l u t i o n s 基于w e bs a 叫的分布式工作流的应用研究 t os o m ek e yp r o b l e m ss u c ha sd y n a m i cb i n d t r a n s f e ra r i t h m e t i ca n d i n t e r f a c eo fe n g i n ea r ea l s op r e s e n t e dh e r e f i n a l l yo nt h eb a s i so fi 明 w e bs p h e r ea n ds y s t e m a t i cp a c k a g em o d e la n ds y s t e ms t r u c t u r ep r o v i d e d a c c o r d i n gt ot h ef r o n t ，t h i sp a p e rd e s i g nt h ep r o t o t y p eo f 肼r f 淞( t 晒l o w ) b a s e d o ns t u d y i n gt h ep l a t f o r mw e bs e r v i c e i n d i c a t i n gt h r o u g ht h ei m p l e m e n t a t i o n o fe - g o v e r n m e n tp l a t f o r mi ng u a n g z h o u ，t h ew e bs e r v i c e sb a s e dd i s t r i b u t e d w f m si m p l e m e n t sc a l ls o l v et h ep r o b l e mo ft h eh o v e r n m e n t 。i tn o to n l y t h ed i s t r i b u t i o n o ft h ef u n c t i o n a l c o m p o n e n t so fs y s t e ma n d t h e d i s t r i b u t e de n a c t m e n to f w o r k f l o we n g i n e s ，b u ta l s oah i g h e r l e v e l d i s t r i b u t i o no ft h ew o r k f l o wp r o c e s sm o d e l k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e ，w e r k f l o wm a n a g e m e n t ，e - 6 0 v e r n m e n t ，弛也 i l l 华南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 藉鹏 日期：芦7 年易月日 学位论文使用授权声明 本人完全了解华南师范大学有关收集、保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南师 范大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，允许学位论文被检索、查阅和借阅。学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、数字化或其他 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年后解密适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权 书。 论文作者签名： 日期：炒7 年 枷鹇 6 月日 导 日日 基于w e bs d v i c e 的分布式工作流的应用研究 第一章：绪论 1 1 论文研究目的，背景及意义 1 1 1 论文研究目的 信息技术的迅猛发展，特别是互联网技术的普及应用，使得电子政务的发展 成为当今信息化最重要的领域之一根据联合国教科文组织的调查，8 9 的国 家都在不同程度上着手推动电子政务的发展，并将其列为国家级的重要事项n ， 我国电子政务已开始逐渐进入全面实旌阶段。各级政务都花巨资建立各自的 电子政务系统，但是大部分地区政府部门的电子政务建设，还处于信息发布基础 平台和独立封闭的核心业务系统阶段，孤立封闭的系统架构，致使信息资源不能 共享，数据格式不统一，数据在不同的系统中重复存在，互相不一致，也致使本 该协同一致的完整业务过程被人为分割和打碎。问题的关键是，缺乏统一的政务 平台或者有效的异构系统整合。各个部门的电子政务系统形成的“信息孤岛”只 能在本部门运作，而不同部门的协同办公却很难实现。这些问题阻碍了政府协同 监管工作效率和公共服务水平的提高，已成为制约我国电子政务发展的瓶颈。 未来的协同化圆的电子政务系统将更加注重敏捷性和实时性，体现以人为本 的思想，适应政务由管理向服务的转变。这需要整合资源，实现跨地区、跨部门、 可变流程的协同政务。有效地解决信息化发展中遇到的。信息孤岛”等问题，提 升电子政务的应用水平，而协同政务应用是突破信息孤岛、整合信息资源的有效 方法。 工作流管理技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术，可以与其它系 统有效地结合，实现符合政府、企业需求的各种业务管理系统，如办公自动化系 统( o a ) 、电子政务系统( e - g o v e r n m e n t ) 、项目管理( p m ) 、客户关系管理( c 雕) 、 供应链管理( s c m ) 和企业资源管理( e r p ) 等，从而实现政府的政务公开、企业的经 营过程重组，解决协同政务所面临的不协同的问题伽。 基于w e bs e n d c c 的分布式工作流的应用研究 1 1 2 工作流的起源和发展 工作流( w o r k f l o w ) 的概念式企业管理中为提高工作效率而产生的，它通过 先进的电子通讯和网络技术，尽量使得企业中并行任务的执行过程能够线性化。 如果从用户使用的角度看，就相当于特定的任务送到用户的桌面，用户可以使用 一些应用工具来存取和处理数据，并按照要求执行任务，最后将执行结果传递给 下一个用户；这样，一步一步下去，就形成了“工作流”， 工作流管理最早起源于8 0 年代初期的表单传递系统当时，个人计算机作 为信息处理的工具尚未普及，人们为了提高信息收集、处理、存储、应用、传递 共享的效率，而希望建立一种无纸化的计算机工作环境，于是一些公司建立了自 己专用的或可商品化的表单传递应用系统，这些系统通常运行在大型机和小型机 上，用于实现日常表单处理的电子化和自动化，这种系统可以看成是现代工作流 管理系统的一个雏形瑚 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等图形图像处理公司率先开拓了工作流 产品市场，成为最早的一批工作流产品提供商。他们把图像扫描、复合文档、结 构化路由、实例跟踪、关键字索弓f 以及光盘储存等等功能结合在一起，形成了用 于文档处理的图像处理系统，它可以把扫描得到的计算机文档，按照一定的规则 发送给相关人员，这便是早期的工作流管理系统。f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的 w o r k f l o wb u s i n e s ss y s t e m 、v i e w s t a r 于1 9 8 8 年推出的v i e w s t a r 。a c t i o n 、 t e c h n o l o g y8 0 年代推出的c o o r d i n a t o r 便是其中的典型代表脚旧。 进入9 0 年代，随着计算机的普及，计算机网络技术的迅速发展，企业信息 化程度提高，企业信息资源越来越表现出一种异构分布、松散耦合的特点企业 分散性，决策指定的分散性和对日常事务活动详细信息的需求，以及c s 体系结 构，分布式处理技术( c o r b a 、c o m d e c o m 、j 2 e e ) 的日益成熟，都说明了这样一 个事实：集中式信息处理的时代已经过去，实现大规模、异构、分布式执行环境， 值得相互关联的任务能够高效运转并接收密切监控成为一种趋势嘲。 i n t e r n e t 的发展和普及为电子商务提供了技术可能，电子商务的独特优势 势必成为未来商务活动的新模式“”。而电子商务的重要功能就式商务流程的管理 和监控n 刀，如企业供应链管理系统s c m 和企业客户关系管理c r m 在这种技术背景 下，工作流管理系统也由最初的无纸化办公环境，转而成为同企业复杂信息，实 2 基于、曲s 口v l c e 的分布式工作液的应用研究 现业务流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，使得人民对工作流从更深层次，更广领域上对工作流展开了广 泛的研究工作1 9 9 3 年工作流标准化组织，工作流管理联盟w f i l c 的成立，更标 志着工作流技术在计算机应用领域被明确的划分出自己的一席之地，相应的概念 与术语得到了人们的认可，把工作流的技术研究以及相关产品开发带入了一个崭 新的阶段一分布式工作流管理系统( d i s t r i b u t e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m d w f m s ) 分布式工作流管理系统是相对于传统的工作流管理系统而言的，传统 的工作流管理系统主要是管理企业内部的、地理上较集中地、基于局域网的工作 流程目前，全球开放性i n t e r n e t 的发展引发了基于i n t e r n e t 体系结构和技 术的企业内部网i n t r a n e t 的迅速发展这样就为广域范围内的分布式工作流管 理系统实现提供了互联基础。分布式工作流管理系统主要是基于广域网技术、分 布式计算技术，支持企业之间及企业内部跨地域的工作流管理工作流管理己经 从仅支持单个工作组，发展到支持企业内和企业间的大规模应用分布式工作流 管理系统通过并行处理提高性能，通过冗余分布提高可靠性，通过共享信息和资 源降低使用代价。 1 1 3 应用工作流的优势 采用工作流管理系统的主要优势体现在： 从管理角度看，企业利用工作流方法进行业务过程的建模和深入分析， 并能集成企业现有系统，整合企业资源，使得企业从面向功能转变为面向过程的 管理。工作流管理系统是企业实行过程管理的最重要的和最有力的支持工具。工 作流管理系统可以使企业实现对经营管理和生产组织的过程控制以及决策支持， 实现“现代企业在适当的时间把适当的信息传给适当的人”的要求。如果没有相 应的工作流管理系统的支持，企业要实现面向过程的管理是非常困难的，对于业 务过程较为复杂的企业，靠人工进行面向过程的管理几乎是不可能的。通过实施 工作流管理系统，规范了企业的业务流程，发现业务流程中的不合理环节，进而 对企业的业务过程进行优化重组。这样做的直接好处是降低了业务过程的整个处 理时间，如在办公自动化环境中，通过更好的规划流程，并行执行相互独立的活 动，减少了文档传递过程中不必要的中间状态等方法降低文档的传递和临时存储 基于w e bs e 耐c c 的分布式工作流的应用研究 的时间。另外，实施过程中所建立的业务过程模型本身就是企业非常重要的知识 库和规则库，它可以成为指导企业实旖计算机管理信息系统的模型 从企业信息系统开发的角度看，工作流技术可以提高所开发信息系统的 柔性，降低投资风险在此，我们把信息系统的柔性归结为对人员业务过程变化 的适应上。在以往开发信息系统的过程中，无论用户还是开发商大都习惯于将信 息系统看成是一个实现各种操作功能的集成体在这种开发观念的指导下，往往 是先将用户业务执行过程所需要的功能实现，然后通过一个主控模块将各种功能 集成在一起，信息系统也就构建成功了。至于如何调用功能去组织成一个业务流 程，如何对一个业务流程的执行进行管理监控，还得依靠用户用人工方式去完成 或者调用一些管理功能去完成。以这样的方式开发出来的信息系统可以实现用户 当前的业务需求，一定程度上减少用户日常重复繁琐的工作，但是并没有真正实 现业务过程的自动化。工作流管理系统的最大优点是将应用逻辑和过程逻辑分 离，提供了把业务过程逻辑从具体的i t 工具操作中分离出来的方法，在不修改 具体功能的情况下，通过修改过程模型修改系统功能，完成对生产经营部分过程 或全过程的集成管理，可以有效的把人、信息和应用工具合理的组织在一起，发 挥系统的最大效能。工作流管理系统是一个真正的。人一机”系统，用户作为系 统中的基本角色，是直接的任务分派对象，可以直接看到电脑针对自己列出的“任 务清单0 跟踪每一项任务的状态，或继续一项任务，而不必从一个功能模块退 出，进入另一个功能模块，搜索相应任务的线索。所以有一种说法认为，工作流 管理系统给管理软件带来的变化是极其强烈的，甚至可以形容为用户“梦想”的 实现。 1 2 分布式工作流技术研究现状 1 2 1 研究现状 目前分布式工作流技术的研究主要集中于以下两个方面，一个是分布式工作 流建模理论与方法的研究，另一个方面是分布式工作流管理系统实现的相关技术 的研究主要内容如下： 1 工作流建模理论与方法 4 基于w e bs c 州的分布式工作漉的应用研究 ( 1 ) 基于活动网络的建模方法岫：这是指以活动和活动之间的关系为基础建立 的工作流模型，这是目前大多数工作流管理系统采用的建模方法。其特点是用户 界面友好，易于理解，但缺乏严格的形式化语义，不便于模型验证 ( 2 ) 基于形式化表示的建模方法：如基于p e t r i 网的建模方法m 伽在此基础 上，a a l s t 提出了工作流网的概念，并对应用中的许多问题，如结构特性以及如 何将工作流映射到p e t r i 网进行了研究 ( 3 ) 基于状态图和活动图的建模方法叭埘：它介于p e t r i 网和图形化模型之间， 比p e t r i 网容易学习和理解，在模型正确性方面，它比图形化模型便于验证。 状态图和活动图已被o m g 组织u 虬接纳为描述系统行为的建模方法。 2 工作流的实现技术 工作流的实现技术主要考虑的问题是采用什么样的底层通信技术，如何提高 工作流管理系统的可靠性、柔性以及大规模复杂应用的分布性问题。目前的研究 主要围绕以下几个方面： ( 1 ) 基于持久消息队列：消息传递可以用于在工作流机之间，工作流机与用户 之问进行信息的交互，是分布式的应用组件实现互操作的一种方式。持久消息队 列为上层应用系统提供了可靠的消息通信和维护机制。为工作流管理系统的可靠 执行和故障恢复提供了良好的保证，例如i b m 的e x o t i c a f m m 项目就采用了这 种技术“”。 ( 2 ) 基于c o r b a ；c o r b a 是对象管理组织( o m c ) 提出的一种分布式对象技术的标 准规范，用于实现异构平台上的分布式应用开发以及不同应用系统间的集成。基 于这一规范开发的应用程序无需考虑底层的网络协议和数据传输，而是依靠对象 请求代理( o r b ) 机制来实现对象问的通信与激活。处于分布状态的各个子系统 被封装于不同的c o r b a 对象之中，通过与实现语言无关的接口定义语言来定义与 外界进行交互的接口，再经由编译器映射到不同的实现语言上许多工作流管理 系统采用c o r b a 作为底层支持技术，尤其是分布式工作流管理系统的软件“甜 ( 3 ) 基于唧：w e b 具有很强的分布式交互方式，在企业的工作流管理系统中， w e b 可以用来代替传统的面向执行的客户端应用，使用户无需安装特定的软件， 通过浏览器就可以获得自己的任务表，并能够进行任务的提交等功能。目前基于 w e b 的工作流管理系统已经成为一种流行趋势，许多供应商纷纷开发新铲平或者 5 基于w e bs e r v k = 的分布式工作流的应用研究 在原有的产品基础上增加对w e b 的支持“” ( 4 ) 基于j 2 e e , j a v a 具有面向对象、平台无关性、鲁棒性、安全性、多线程等 多种特性，代表了一种开放、自由、创造的新的应用设计思想，为用户提供了一 个良好的变成环境。在网络应用方面，它能够实现w e b 的紧密集成，使网页具有 更加丰富的交互能力 ( 5 ) 分布事务处理技术：事务的概念来自于数据库研究领域，主要是为了实现 数据在操作中的一致性。与此相类似，工作流也需要引入相应的事务概念，来保 证工作流数据在工作流分布执行过程中的正确性从实际应用的角度来看，具有 分布事务处理功能对于工作流管理系统而言是必不可少的，人们希望通过研究工 作流的事务特性，将高级事务模型( a 删) 与工作流管理技术相结合，用良好定 义的模型语义与回复机制来更好的支持企业的经营过程，从而提高工作流管理系 统的可靠性和实用性从目前的工作流产品与研究成果来看，在这方面尚有待于 迸一步研究 1 2 2 主要的研究机构和项目 目前分布式工作流技术的研究正日益受到人们的重视，许多大学和研究机构 都开展了许多研究工作，取得了众多的研究成果，为工作流技术的发展做出了贡 献。在世界范围内，较著名的研究机构及相应的研究项目有： ( 1 ) i b m 的a l m a d e n 研究中心及其e x o t i c a f l 删系统“”“”： a l m a d e n 研究中心提出的基于持久消息队列的分布式系统e x o t i c a f m q m ，是 一种完全分布的工作流管理系统。它基于i b m 的原有工作流管理系统f l o w m a r k ， 通过扩展其功能而实现的一个能够支持大规模复杂应用的高性能分布式工作流 管理过程的执行不以某一个节点为中心，实现了完全分布 ( 2 ) 美国佐治亚大学计算机系及其m e t e o r 系统叫埘： l l e t e o r 是佐治亚大学计算机系的l s d i s 实验室开发的一套工作流管理原型 系统，该系统采用了完全分布的体系结构，在系统中设计并实现了分布式调度模 型来完成工作流任务的最优调度，它能够支持多种操作系统，并采用了w e b 和 c o r b a 技术，为分布式环境下的互操作提供了良好的支持 ( 3 ) 西班牙，意大利和荷兰等五国联合工作组及其w i d e 系绀“： 6 基于w e bs e r v i c e 的分布式工作漉的应用研究 w i d e 是西班牙，意大利和荷兰等国的五个合作伙伴联合开发的工作流管理 系统。它提供了功能强大的组织模型，并且对正常活动流动过程中出现的异常情 况提出了自己独到的见解，使得系统可以灵活实现不同类型异常情况的处理，它 还通过采用主动数据库技术和事务管理技术为分布式环境下的工作流管理系统 提供了先进的支持 ( 4 ) 瑞士苏黎世大学及其e v e 结构“可 苏黎世大学计算机系的研究人员提出了一种基于事件的工作流执行服务中 问件平台体系结构，称为e v e ，用于集成工作流执行过程中松散耦合的分布式功 能组件，在e v e 体系结构中，工作流的执行是由分布在网络上的代理遥过相应由 e v e 服务器上检测到的事件来完成的。 ( 5 ) 美国达特茅斯大学计算机系及其1 ) a r t f l o w 系统婀 d a r t f l o w 是该大学计算机系开发的一种基于可移动代理的工作流管理系 统。所谓“可移动代理”是一段可以在自身的控制下由异构网络系统中一台机器 转移到另外一台机器上运行的程序，它较好地解决了一般工作流管理系统所欠缺 的柔性、自适应性、规范性等问题。 国内在这方面做的比较好的主要有清华大学研究开发的基于集成制造的工作 流管理系统c i m f l o w ，以及西北大学软件工程研究所开发的基于信牌驱动式工作 流计算模型的工作流管理系统。 1 2 3 目前存在的问题 尽管经过工作流产品供应商与工作流技术研究人员十几年的不懈努力，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，从工作流管理 系统的实际应用状况来看，还远未达到人们所期待的水平。目前在经营过程中采 用工作流管理系统的企业仍是小部分出现这种状况的主要原因有以下几点： 工作流管理系统标准化程度差：不同厂商所提供的工作流产品具有自己 独立的一套工作流模型、工作流定义语言以及a p i 函数。在缺乏标准的情况下， 用户一旦选定一种产品之后，就很难再过渡到其它同类产品上了：而且不同系统 之间缺乏互操作的接口，使得用户有很多后顾之忧。尽管工作流联盟的成立有助 于改善这种局面，但若想实现类似于关系型数据库这样的同一标准( 如关系数据 7 基于w e bs 廿v ；的分布式工作流的应用研究 模型、s o l 语言、o d b c 接口等) ，仍有很长的路要走。 系统实现的复杂性高：工作流管理系统在企业的应用是一个复杂的实施 过程；要对外部应用系统进行包装以便工作流引擎能够在必要的时候激活它；要 建立工作流弓l 擎运行所必须的分布式计算环境；要设计开发相应的用户界面；还 要制定相应的管理规程和用户操作规范等。目前的工作流产品为这些任务的完成 提供的帮助有限，所有的工作流应用都需要供应商与应用开发人员进行很长时间 的合作才能最终完成。另外，工作流管理系统的实施给企业带来的不仅是技术上 的变化，同时对企业原有的管理制度造成一定的影响。因此企业还需要完善相应 的管理体系。 性能问题：目前大多数工作流产品无法满足企业每天处理上万个，甚至 每小时处理几千个业务的需求。这种对大规模业务的负荷无法胜任主要是由于单 一数据库、集中式结构、通信能力有限、设计时缺乏远见等原因所致。 系统的安全性；目前的工作流管理系统对系统运行中出现的并发访闯和 异常错误缺乏正确和可靠的支持 总的说来，分布式工作流技术并不十分成熟，目前尚没有一种产品或原型系 统能够在过程执行的可靠性、一致性和性能方面达到与关系型数据库管理系统同 一水平，还有大量的工作值得去研究。 1 3 选题依据及研究内容 从以上工作流的问题分析可以看出，工作流分布性的实现和按照标准接口规 范来实现是工作流管理系统面临的主要问题。而工作流管理联盟的出现，部分地 解决了工作流的规范化问题，为我们提供了系统实现的基础模型。但模型的实现 方面一直缺乏一个强有力的支撑平台。毕竟如今的电子政务是处于一个异构、自 治、分布的环境中，在这样的环境下建立信息系统会遇到各种各样的实现问题， 如体系结构和底层通信的选择，信息系统在这样环境下的设计，部署等一系列问 题。研究这些问题，可以提高系统的安全性，容错性，可靠性等，更好的满足企 业的需求。而计算机技术的发展为我们提供了一个可以满足这些要求的平台一 w e bs e r v i c e 平台本文正是基于以上考虑，确立了课题的主要研究工作： 1 分析了目前常见工作流平台和工作流模型的不足，提出了将w e bs e r v i c e i 基于w e bs e 州的分布式工作漉的应用研究 引入到分布式工作流的思想。 2 提出了一种采用w e bs e r v i c e 技术和基于事件和消息的机制，通过服务发现 代理的方式实现跨部门流程自由绑定方式来实现统一流程定制和交互。并给出了 基于w e bs e r v i c e 技术的分布式工作流管理系统的组件模型和体系结构，同时对 其中动态绑定、调度算法、引擎接口等关键问题进行了分析阐述 3 设计了一种基于w e bs e r v i c e 技术的分布式工作流模型的系统，解决了广州 市国土局电子政务协同应用中面临的困难 1 4 论文的组织结构 本论文主要由以下六个部分组成： 第一章：概述。本章简要说明了研究分布式工作流管理系统的目的、国内外 的进展情况、存在的主要问题、及研究的主要内容等。 第二章：工作流管理技术综述：以工作流管理联盟提供的材料为基础，介绍 了工作流和工作流管理系统的基本概念，原理和参考模型，着重论述了分布式工 作流设计原理和理论。 第三章：w e b s e r v i c e 与分布式工作流研究：本章结合工作流管理系统的需要 简要介绍了围绕工作流管理系统相关的w e bs e r v i c e 技术，着重介绍了分布式工 作流与w e bs e r v i c e 之间的关系，以及将w e bs e r v i c e 引入到分布式工作流中的 好处。 第四章：基于w e bs e r v i c e 的分布式工作流模型：提出了基于w e bs e r v i c e 的分布式工作流管理系统的组件模型，并在组件模型的基础上提出了系统实现的 体系结构。并针对分布式工作流引擎之间协同的关键问题进行了描述。同时简要 介绍了泰明公司t l l f l 钾工作流管理系统为下一章节的应用提供了基础。 第五章：系统实现一一广州国土局统一应用平台：介绍了广州市国土局统一 应用平台政务系统的建设背景，t m f i o w 体系结构，接口的设计和政务系统的各 功能子模块 第六章：总结与展望：本章对论文进行了全面的总结，并针对论文的不足之 处提出了自己的一些观点和本课题所要深入研究的内容 9 基于w e bs e l v k e 的分布式工作流的应用研究 第二章：工作流管理技术概述 2 1 工作流的基本概念 十几年来，不同的研究者对工作流分别提出了不同的定义到目前为止，对 于工作流仍没有完全统一的定义我们列举如下一些有代表性的定义，它们分别 从不同的角度对工作流概念进行了描述，可以使我们对工作流的一些基本特征有 一定的理解： 工作流管理联盟的定义“” 工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，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、执行。 g i g ag r o u p 的定义“1 工作流是经营过程中可运转的部分，包括任务的顺序以及由谁来执行、支持 任务的信息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制。 i b mai m a d e nr e s e a r c hc e n t e r 的定义呻1 工作流是经营过程中的一种计算机化的表示模型，定义了完成整个过程所需 用的各种参数。这些参数包括对过程中每一个单独步骤的定义、步骤间的执行 顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤由谁负责以及每个活动所需要的应用程 序。 mi ts h e t h 的定义“ 工作流是涉及到多任务协调执行的活动，这些任务分别由不同的处理实体来 完成。一项任务定义了需要做的某些工作，它可用各种形式来进行定义，包括在 文件或电子邮件中的文本描述、一张表格、一条消息以及一个计算机程序。用来 执行任务的处理实体可以是人，也可以是计算机系统( 比如一个应用程序、一个 数据库管理系统) 。 - 乩p va nd e ra a l s t 的定义啪1 工作流是一系列工作的偏序集。工作的序列可以有多种方式，比如工作x 与 y 满足x ；y 当且仅当x 在y 开始之前就已经就绪。以上这些对工作流的定义是 用非形式化语言对工作流所进行的描述，虽然各有不同，但基本上都达成了这样 的一个共识：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 1 0 基于w e bs a 一的分布式工作流的应用研究 实现的软件环境。这些工作流的定义分别反映了经营过程如下几个方面的问题， 即经营过程是什么( 由哪些活动、任务组成，也就是结构上的定义) 、怎么做( 活 动问的执行条件、规则以及所交互的信息，也就是控制流与信息流的定义) 、由 谁来做( 人或者计算机应用程序，也就是组织角色的定义) 、做得怎样( 通过工作 流管理系统进行监控) 根据我们对工作流的理解，也给出以下定义“”：工作流是通过计算机软件进 行定义、执行并监控的经营过程，而这种计算机软件就是工作流管理系统。这个 定义区别了工作流与一般的工作流程：前者需要借助计算机软件来完成，并完全 在软件系统的控制之下；而后者则没有这种约束，其中的某些步骤可能也需要 用到计算机，但这只不过是局部的计算机应用，整个过程是不在计算机控制之 下的。 2 2 工作流管理系统 2 2 1 工作流管理系统的分类 根据所实现的业务过程，工作流管理系统可分为四类“”： 1 ) 管理型工作流( a d m i n i s t r a t i v ew o r k f l o w ) t 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，例如，大学里的课程选修，完成论文后的 学位申请等。 2 ) 设定型工作流( a dh o cw o r k f l o w ) t 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。 3 ) 协作型工作流( c o l l a b o r a t i v ew o r k f l 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。 4 ) 生产型工作流( p r o d u c t i o nw o r k f l o w ) l 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； 基于w e bs a 的分布式工作流的应用研究 1 ) 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，而不适于生产型工作流。 2 ) 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。 3 ) 以过程为中心：这种工作流管理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 根据不同工作流引擎所采用的任务项传递机制的不同，市场上的工作流产品又可 以划分为四类： 基于文件的工作流管理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。代表产品有f i l e n e t 的 v i s u a lw o r k f l o 、i 嘲的f l o w m a r k 、i n c o n c e r t 的i n c o n c e r t 基于消息的工作流软件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种或多种电子邮件系统的集成接口。代表产品有 n o v e l l 与f i l e n e t 合作开发的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 、k e y f i l e 公 司的k e y f l o w 基于w e b 的工作流管理系统一通过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 的支持代表产品有a c t i o n t e c h n o l o g i e s 公司的a c t i o n w o r k sm e t r o 、u l t i m u s 公司的u l t i m u s 。 群件与套件系统虽然这一类产品与上面介绍的三种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。代 表产品有i b m l o t u s 公司的l o t u s n o t e s 、m i c r o s o f t 公司的o f f i c e 与 e x c h a n g e 、n o v e l l 公司的6 r o u p w i s e 。 2 2 2 工作流管理系统的基本功能 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 m s ) 是一个软件系统， 它完成工作流定义和管理，并按照在计算机预先定义号的工作流逻辑推进工作流 1 2 基于w e bs a v i c c 的分布式工作流的应用研究 实例的执行。 虽然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，他们还 是具有许多共同的特点。从比较高的层次上来抽象地考察工作流管理系统，可以 发现所有地工作流管理系统都提供了下面三方面地功能n 町： 1 ) 建立阶段功能：主要考虑工作流过程和相关活动地定义和建模功能； 2 ) 运行阶段的控制功能：在一定地运行环境下，执行工作流过程