（计算机应用技术专业论文）基于xml的工作流管理系统中xlp的研究与实现.pdf

大迮理】：大学硕十学位论文 摘要 随着业务需求不断变化，业务流程的设计，优化和管理成为企业竞争的重要手段。 目前工作流技术已成为流程定义，管理，监控的核心技术。传统的关系数据库不能有效 的表示工作流定义，工作流管理系统中的资源问题也没有得到很好的解决。只有解决这 两个问题才能高效实现企业业务目标，更好地进行业务流程重组。 为了更好的描述工作流管理系统中的资源，本文提出了基于x m l 的工作流模型， x m l 具有自定义标记的功能，具有强大的表示能力，可以对工作流进行良好的描述。 本文主要对工作流过程模型，过程实例，组织结构模型和工作列表四个部分进行了x m l 描述。工作流引擎对资源的管理和分配，主要集中在对x m l 的处理和分配上，基于这 一点，本文应用了基于x p a t h 的锁协议( x p a t h l o c k i n g p r o t o c o l ，x l p ) 来处理x m l 并发， x l p 是针对x m l 并发，基于x p a t h 模型并提出的一种锁协议，本文详细介绍了x l p 的定义，锁模式，x l p 的协议，进行了冲突串行化分析，并将x l p 应用到基于x m l 的工作流系统( x w f l o w ) 中，解决了系统中的并发问题。 本文依据工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) 提出的工作流 管理系统体系结构的参考模型，设计与实现了基于x m l 的工作流管理系统( x w f l o w ) ， x w f l o w 系统主要包括如下几个子系统：工作流建模工具；工作流引擎和工作流管理与 监控工具。工作流建模工具包括过程建模和组织机构的建模，过程建模就是将企业的实 际经营过程转化为计算机可处理的工作流模型；工作流引擎解析工作流模型，进行工作 流任务分发和流程调度，完成工作流的自动执行和控制，本文主要介绍了工作流引擎的 结构，工作流引擎的工作机制及其资源分配方式。工作流管理和监控的主要包括流程模 型及实例的管理与监控。最后介绍了系统的一个具体应用一公文流转，展示了过程的定 义，过程的执行和监控，应用x l p 处理了x m l 并发问题，分析了x l p 在系统中的性 能分析。 关键词：工作流管理系统；工作流引擎；x m l ；x l p 人连理1 ：人学硕十学位论文 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fx l p i nw 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 nx m l a b s t r a c t a l o n g w i t ht h e n o n s t o pc h a n g i n g b u s i n e s s r e q u i r e m e n t s ，b u s i n e s sp r o c e s s d e s i g n ，o p t i m i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t b e c o m ea sm a i nm e a s u r e sf o r c o m p e t i t i v e e n t e r p r i s e s n o ww o r k f i o wt e c h n o l o g yh a sa l r e a d yt u r n si n t ot h ec o r et e c h n i q u eo fp r o c e s s d e s i g n ，m a n a g e m e n ta n ds u p e r v i s e t r a d i t i o n a lr e l a t i o n a ld a t a b a s ec a n n o td e s c r i b ew o r k f l o w d e f m i t i o ne f f e c t i v e l y , r e s o u i s ei s s u so fw o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t e ma r en o ts o l v e du n t i l n o w o n l yw h e nt h e s et w op r o b l e m sa r es o l v e d , e n t e r p r i s e sc a l lg e tb u s i n e s sg o a l se f f e c t i v e l y , a n dr e b u i l dp r o c e s s e sm o r ea v a i l a b l e t od e s c r i b er e s o u r c e si nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mb e t t e r ，w ep r o v e daw o r k f l o w m o d e lb a s e do nx m lx m lh a st h ea b i l i t yt od e f i n em a r k s ，e x p r e s st e r m sw e l la n ds h o wa g o o dd e s c i p t i o no fw o r k f l o w t h i sa r t i c l em a i n l yd e s c r i b e sx m ld e s c r i p t i o n so ff o u rp a r t s ： w o r k f l o wp r o c e s sm o d e l ，p r o c e s si n s t a n c e ，o r g a n i z a t i o np a t t e r na n dw o r k l i s t b a s e do nt h e p o i n tt h a tr e s o u r c em a n a g e m e n ta n da l l o c a t i o nb yw o r k f l o we n g i n em a i l yc o n c e n t r a t e so n x m l p r o c e s s i n ga n da l l o c a t i o n , x p a t hl o c k i n gp r o t o c o l ( x l p ) ，al o c k - b a s e dc o n c u r r e n c y c o n t r o lp r o t o c o lp r o p o s e df o rx m ld a t a b a s es y s t e m si sa p p l i e dt os u p p o r tx m l c o n c u r r e n c y t h i sp a p e ro u t l i n e sx l pd e f i n i t i o n ，l o c ks c h e m aa n dx l pp r o t o c o l ，a n a l y z e sc o n f l i c t s e r i a l i z a t i o na n dx l pa p p l i c a t i o n si nx m lb a s e dw o r k f l o ws y s t e ma n dc o n c u r r e n c y r e s o l u t i o n s b a s e do nw o r k f l o ws y s t e mr e f e r e n c em o d e lp r o p o s e db yw f m c ( w o r k f l o w m a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) ，t h i s a r t i c l ed e s i g n sa n di m p l e m e n t sax m l - b a s e dw 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 n c l u d e sw o r k f l o wp r o c e s sm o d e l i n gt o o l ，w o r k f l o we n g i n e ，a n d m a n a g e m e n ta n ds u p e r v i s et 0 0 1 w o r k f l o wp r o c e s sm o d e l i n gt o o lc a l lb u i l dp r o c e s sm o d e l s a n do r g a n i z a t i o nm o d e l sb yc o n v e r t i n gr e a lb u s i n e s sp r o c e s s e si n t ow o r k f l o wm o d e l sw h i c h c a nb ep r o c e s s e db yc o m p u t e r w o r k f i o we n g i n ei st op a r s ew o r k f l o wm o d e l s ，a l l o c a t et a s k s ， s c h e d u l ep r o c e s s e s ，e x e c u t ea n dc o n t r o lp r o c e s si n s t a n c e sb yw o r k f l o we n g i n ea u t o m a t i c a l l y w ei n t r o d u c et h es t r u c t u r e , e x e c u t i o nm e c h a n i s ma n dr e s o u r c ea l l o c a t i o nm e t h o d so f w o r k f l o we n g i n e t h em a n a g e m e n ta n ds u p e r v i s et o o li st om a n a g ea n ds u p e r v i s em o d e l sa n d i n s t a n c e s f i n a l l ya na p p l i c a t i o n - o f f i c i a ld o c u m e n tc i r c u l a t i o ni si n t r o d u c e dw i t hi t sp r o c e s s d e f i n i t i o n ，e x e c u t i o n ，a n dm o n i t o r i n gb e s i d e sc o n c u r r e n c ys o l u t i o n sw i t hx l p k e yw o r d s ：w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ；w o r k f l o we n g i n e ；x m l ；x l p 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料与我一同工作的同志 对本- j o f 究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：一 日期： 人连理t 人学硕_ 坷f 究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：堑壹 翩虢傀导师签名： ( 【! 鲫 上嗥m _ l a 日 大连理r 大学硕十学伉论文 1绪论 企业在进行业务处理时，政府在进行公文审批时，都是以流程形式进行。在信息化 处理过程中，企业，政府同样将这些业务处理，公文审批的过程信息化。早期通常是通 过程序编码的方式来处理这些业务，随着业务的增加，公文在使用过程由需求不断变更 以及复杂的处理情况不断出现，这种编码的方式显然已无法应对，此时工作流管理系统 应运而生，掀起了一股工作流技术的热潮。 工作流技术作为现代企业实现过程管理与过程控制的一项关键技术，为企业业务过 程提供了一个从模型建立、管理到运行、分析的完整框架；同时，工作流管理系统通过 一套集成化、客户操作的软件工具为这个框架提供了全面的支持。 目前，工作流技术的研究与应用在我国尚处于起步阶段，虽然已经有不少的研究人 员从各个角度开展了工作流相关技术的研究。但是，有关工作流管理技术研究和应用中 的许多关键技术仍处于探索阶段，尤其是在工作流管理系统中的资源管理问题上还是相 对比较薄弱的环节。可扩展标记语言( x m l ) 是i n t e r a c t 中表示数据的基本格式，除了易 于建立和易于分析外，x m l 主要优点在于它既是平台无关又是厂商无关的，这为开发 统一流程数据格式，在工作流系统各部件中统一传输数据格式提供了理论研究，将x m l 技术引入到工作流应用中，为工作流系统的发展拓宽了道路。 本文首先介绍了工作流技术，工作流管理系统的参考模型，然后介绍了x m l 技术， 并在此基础上具体研究了采用x m l 描述工作流模型的好处，工作流管理系统中资源分 类，在上述介绍和研究基础上确定工作流管理系统中资源的描述，给出了过程定义，过 程实例，工作列表和组织机构的x m l 描述，详细介绍了x l p ，应用x l p ( x p a t hl o c k i n g p r o t o c 0 1 ) 来处理x m l 并发问题。最后，我们分析了公文流转在工作流管理系统中的应 用，主要包括发文管理的工作流流程定义，流程的实例化和调用应用程序以及管理和监 控的功能，分析了在过程实例执行中x l p 如何解决系统资源的冲突问题。 1 1 课题背景 工作流技术经过几十年发展，已经在很多领域如e r p 等有了广泛的应用，工作流 产品的市场和应用也迅速扩大，工作流具有广阔的前景。企业在应用工作流管理系统的 同时也对其效率给予越来越多的关注，但是工作流管理系统的资源问题一直没有得到很 好的解决。在这种背景下提出工作流管理系统中的资源有效描述，解决资源并发问题。 是具有重大意义的。 基y - x m l 的i ：作流管理系统中x l p 的研究与实现 在工作流管理系统中，资源被定义为执行活动所必需的实体，资源可以是自动的实 体( 如软件系统、打印机、传真机等) ，也可以是人。在工作流运行过程中，活动通常要 访闯一些资源，在活动开始执行时，必须先获得其所需要的所有资源。如果有两个活动 同时要求访问某个资源，而这个资源的访问具有互斥性( 即资源在任何时刻最多只允许 一个活动访问) ，那么这两个活动就会竞争该资源，导致资源冲突，从面使工作流引擎 可能无法正确地调度该资源，如果随机地将该资源分配给其中一个活动，而另一个活动 由于没有可用的资源而被耽搁执行，有可能违背其时问约束。因此应尽早发现工作流中 潜在的资源冲突，然后将这些潜在的冲突从工作流模型中移走。 工作流管理系统中资源，根据其访问的属性，可分为两大类：共享资源和私有资源。 共享资源可以被一个或多个工作流实例中的多个活动访问，而私有资源不能共享，只能 被某个特定活动访问，不会引起资源冲突，所以本文没有必要讨论私有资源。对于共享 资源又可进一步分为两种类型：一类是同时可以被多个活动访问的共享资源，也不会引 起资源冲突，所以本文不讨论这种资源；而另一类则是在任何时刻最多只允许一个活动 访问的共享资源，即当某一活动占有该类资源时，其他要访问该资源的活动必须等待， 直到该活动执行完成，释放该资源。这类资源可能会引起资源冲突，所以本文讨论的资 源就属于这一种类型。 工作流系统中资源冲突大致可分为两种： ( 1 ) 同一流程中并行执行的活动问的资源冲突。 ( 2 ) 并发流程中活动间的资源冲突。 本文是基于x m l 的工作流管理系统，所使用的都是x m l 文档，其中过程定义文 件，过程实例文件，工作列表文件，表单文件等都是用x m l 表示的。工作流管理系统 中的资源可能转换为一个x m l 文档，x m l 文档中的一棵树，x m l 文档中的一个节点。 我们要解决工作流管理系统中的资源并发，问题进而转化为对x m l 的并发处理。 随着网络、通讯技术的迅速发展，企业的业务过程日趋呈现出分布的特性。在这种 分布式企业中，往往存在多个并发流程。因此解决并发流程间的资源冲突在分布式企业 中有重要意义。 1 2 国内外研究概况 目| j i 对于同一流程中活动问的资源冲突己经有了一些研究，而对并行执行的不同工 作流实例间的资源冲突的研究还不多见，如h o n g c h e r tl i 等人提出了一种工作流中资源 冲突检测算法i n ，可以在工作流构建期发现工作流模型中潜在的资源冲突，但这种算法 不能检测出多个并行执行的工作流间的资源冲突。s e el i n g 等人提出了时间工作流网模 2 人连理i ：人学硕十学位论文 型( 1 w f n e t ) 【2 】，它在工作流网模型( w f - n e t ) 的基础上通过为流程中的每个活动分配一 时间段，使得工作流模型有了时间语义，并引入关联情形( c o n t a c ts i t u a t i o n ) ，精确地定 义了活动的时间安全性，能表示同一工作流过程中多个活动竞争有限资源的现象，但不 能表示多个并行流程中活动问在时间约束下竞争有限资源的现象。 许多学者都在对工作流的截止期限以及性能分析问题进行研究。e d e i 叫提出了一种 较好的时间建模方法，并进行了严谨的静态验证。m a r j a n o v i c 4 】提出了一种动态验证方 法，利用活动执行的时间范围对工作流分别进行了绝对截止期限验证和相对截止期限验 证。e d e f 【5 i 对截止期限的约束限制在一个时间段内，即采用上、下界进行约束。s o n l 5 - 9 1 分别采用c p i 算法和i c s f 算法，利用控制结构确定工作流图中的关键路径，并对活动 的截止期限进行了静态验证，估计了活动截止期限。国内学者大多都使用p e t r i 网方法 对截止期限进行研究1 1o 1 1 l 。v a n d e r a a l s t 用着色时间p e t r i 网对活动时间固定的工作流的 一些时间特性做了分析【1 2 1 ；李建强将工作流网分解成代表事件的t - 图，通过t - 图分析 了工作流模型的时间性能、资源利用率等动态特性l 切；陈翔利用广义随机p e t r i 网对工 作流进行了性能分析【1 4 1 ；李涛利用着色时间p e t r i 网对工作流进行了性能分析【1 5 】；林闯 利用随机p e t r i 网进行了工作流模型的性能分析m l 。 1 3 论文主要工作与创新 论文首先对工作流管理系统的理论基础进行了深入，全面的研究，分析了工作流技 术对企业的实际意义。 在理论研究的基础上，确定了工作流管理系统的研发目标，确定了工作流引擎的工 作机制，过程实例和活动实例的管理机制，并实现了基于x m l 的工作流管理系统。使 用x m l 对系统中的资源进行描述，应用了x l p ( x p a t hl o c k i n gp r o t o c 0 1 ) 解决了x m l 的并发控制。 基tx m l 的f 作流管理系统中x l p 的研究与实现 2 工作流技术与x m l 技术 2 1 工作流技术 2 1 1 工作流技术的起源与发展 工作流是从英文单词w o r k f l o w 翻译得来的1 1 7 】。w o r k 表示工作或者任务，f l o w 的 含义是流动，流程或者流量等。f l o w 反映了一种变化以及变化的过程，在企业的经营 管理与生产组织中，f l o w 具有重要的意义，如表示物料传输过程的物料流，反映信息 处理和传递过程的信息流，同样还有价值流，决策流，控制流等概念。依次类推，用活 动及活动之间变化的过程表示的业务流程就是工作流。 工作流( w o r k f l o w ) 的概念起源于生产组织和办公自动化领域。它是针对日常工作中 具有固定程序的活动而提出的一个概念。提出的目的是通过将工作分解成定义良好的任 务，角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务并对它们进行监控，达到提高办事效 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，实现现代企业经营过程 重组( b r p ) ，经营自动化。 在企业的实际应用中，工作流的概念相对于物流，资金流，信息流的概念要抽象一 些。但是工作流从更高的层次上提供了实现物流，资金流，信息流及其涉及的相关过程 与应用的集成机制，从而使得企业能够实现业务过程集成，业务过程自动化与业务过程 的管理【”j 。如果从用户使用的角度来看，就相当于特定的任务送到用户的桌面，用户使 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，就形成了相应的“工作流”。 实际上，自从进入工业化时代以来，有关流程的组织管理与流程的优化工作就一直 在进行，它是企业管理的主要研究内容之一。只不过在没有引入计算机信息系统的支持 以前，这些工作是由人工来完成的。 2 0 世纪8 0 年代初期，在计算机软件尚未成为主要的业务支持工具前，纸张是信息 传递的不可代替的载体，这种古老的载体在信息的处理，组织，存储以及查询检索方面 是低效的。2 0 世纪8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等公司率先开拓了工作流产品市场， 成为最早的一批产品供应商，他们把图像扫描，复合文档，结构化路由，实例跟踪，关 键字索引以及光盘存储等功能结合在一起，形成了一种全过程支持某些业务流程的集成 化软件包，这便是最早的工作流管理系统。 进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机的普及，网络的延伸以及i n t e m e t 技术的发展及 应用，现代企业的信息资源越来越表现出一种异构，分布，松散耦合的特点，企业物理 一4 大连理i ：人学硕+ 学位论文 位置的分散性和决策过程的分散性特征同益明显。大规模分布式环境下高效运转相关联 的任务，并且对执行的任务进行密切监控己成为一种发展趋势。在这种技术背景下，工 作流管理系统由最初创建无纸办公环境，转而成为同化企业复杂信息环境，实现企业业 务流程自动执行的必要工具。这样的一个转变，把工作流技术带入了一个崭新的发展阶 段。 工作流技术的标准化组织一工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ， w f m c ) 于1 9 9 3 年成立。它的成立标志着工作流技术在计算机应用研究领域之中被明确 地划分出了自己的一席之地，相应的概念与术语也得到了人们的承认。 目前，在全球范围内，对工作流的技术研究以及相关的产品开发进入更为繁荣的阶 段，更多更新的技术被集成进来，文档管理系统，数据库，电子邮件，移动式计算，i n t e m e t 服务等都已被容纳到工作流管理系统中。工作流技术的研究应用日益受到学术界与企业 的重视。 工作流软件产品的发展分为3 个阶段：第1 阶段，应用于某些特定领域的相对独立 的应用系统，比如图像、文档管理系统；第2 阶段，为具有底层的通信基础结构、能够 实现任务协作的应用系统，比如具有消息传递功能的工作流管理系统；第3 阶段，具有 图形用户界面的过程定义工具、用户定义与任务执行完全分离的工作流系统，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 2 工作流技术相关概念 目前对工作流没有完全统一的定义。对工作流的不同理解形成了对它不同的定义， 几个有代表性的描述分别是工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) ， g i g ag r o u p ，i b ma l m a d e nr e s e a r c h ，a m i ts h e t h 和w m p v a n d e ra a l s t 对它的定义【1 8 j 。 工作流管理联盟将工作流定义为：工作流是一类全部或部分自动执行的经营过程， 它根据一系列过程规则将文档，信息或者任务能够在不同的执行者之间进行传递与执 行，实现组织成员间的协调工作以达到整体的商务目标。 g i g ag r o u p 的定义【1 9 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。 p e o p l e s o f l 公司的定义i 刎：工作流是一个用来实施经营过程实践的机制。 i b m a l m a d e n 研究中心给出的定义1 2 l 】是：工作流是经营过程的一种计算机化的表示 模型，定义了完成整个过程所需要的各种参数。这些参数包括对过程中每一个步骤的定 义，步骤间的执行顺序，条件以及数据流的建立，每一个步骤由谁负责以及每个活动所 需要的应用程序。 基丁x m l 的i ：作流管理系统中x l p 的研究与实现 g e o r g a k o p o u l o s 给出的工作流定义是j ：工作流是将一组任务( t a s k ) 组织起来完成 某个经营过程。在工作流中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个任务可以由一个或 多个软件系统完成，也可以由一个或一组入完成，还可以由一个或多个人与软件系统协 作完成。任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现任务的触发，任务的同步和信息流 ( 数据流) 的传递。 本文对工作流的定义：工作流是针对企业的功能和运行规则，通过与组织机构岗位 角色的对应关系，用图形化的方式，来描述企业的运行过程，并对过程的运行提供办理、 监督、控制和跟踪的手段，规范企业的业务过程，提高工作效率。 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( 活动间的执行条件、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) 。 w f m c 发布的w f m cg l o s s a r y ( w f m c - t c 一1 0 1 1 ) 中对工作流相关名词的定义如下： ( 1 ) w o r k f l o w 工作流：业务流程的整体或部分自动化，在这其中，文档，信息或 任务根据一组业务规则在参与者之间传递并被处理。 ( 2 ) w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m 工作流管理系统：利用软件定义工作流，创建工 作流和管理工作流执行的系统，运行在一个或多个工作流引擎上，工作流引擎能够解释 工作流的定义，和工作流参与者交互并能在需要时触发r r 工具和应用系统。 ( 3 ) b u s i n e s sp r o c e s s 业务流程：一组相关的过程或活动，它们共同体现了企业目标 或策略目标，一般是在组织结构环境下根据功能决定各自的地位和相互的关系。 ( 4 ) p r o c e s sd e f i n i t i o n 流程定义：业务流程的形式化表示，支持自动操作( 例如建模 或工作流管理系统的执行) 。流程的描述是由活动和活动之间的关系，指明流程开始和 结束的规则，单个活动的信息( 例如参与者) ，相关的r r 应用程序和数据等组成的网络。 ( 5 ) a c t i v i t y 活动：完成流程中一个逻辑步骤的工作的描述。一个活动可以是手工 活动( 不支持计算机自动化) 或者工作流活动( 自动化) 。工作流活动要求人员或机器资源 来支持流程的执行；当一个活动被分配给工作流参与者时就需要人员资源。 a u t o m a t e d a c t i v i t y 自动活动：能用计算机自动处理的活动，在涉及它的业务流 程被执行时直接由工作流管理系统来管理。 人造理j f ：大学硕十学仔论文 m a n u a la c t i v i t y 手工活动：在业务流程中不支持自动执行而依赖工作流管理系 统以外环境的活动。这类活动在流程定义中可被包括进来( 例如流程建模) ，但不能由工 作流管理系统执行。 ( 6 ) i n s t a n c e 实例：一个流程，活动及其相关数据的单个执行表示。每个实例表示 流程或活动执行的一个独立线程，实例之间互不相干，有自己的内部状态和外部可视的 标示符，可用作一个句柄，例如可记录或查询关于这个单独执行的审计数据。 p r o c e s si n s t a n c e 流程实例：一个流程的单个执行的表示。 a c t i v i t yi n s t a n c e 活动实例：在一个流程实例中一个活动的表示。 ( 7 ) w o r k f l o wp a r t i c i p a n t 工作流参与者：执行工作流活动实例要完成的工作的资源。 一项工作通常是分为多个工作项通过工作列表分配给参与者。 ( 8 ) w o r ki t e m 工作项：对一个工作参与者来讲，一个活动中要处理的工作。 ( 9 ) w o r k l i s t 工作列表：关于工作流参与者的工作项列表( 在一些情况下，关于一组 共享一个公用工作列表的工作流参与者的工作项列表) ，这个工作列表构成了工作流引 擎和工作列表处理器之间接口的一部分。 ( 1 0 ) w o r k l i s th a n d l e r 工作列表管理器：管理用户( 用户组) 和工作流引擎维护的工 作列表之间的软件组件。它使得工作项从工作流管理系统传送到用户，并在用户和工作 流管理系统之间传送“完成”或其它工作状态条件。 2 1 3 工作流管理系统及参考模型 工作流管理系统( w f m s ) 是一种基于工组流技术，能定义、创建和管理工作流执行 的系统，就是将现实世界中的业务过程转化为某种计算机所能识别的形式表示( 工作流 逻辑) ，并在此形式表示的驱动下完成工作流的执行和管理。工作流管理系统可以充分 利用企业资源，有效地跟踪工作过程，提高工作过程定制的速度与质量。 w f m s 巨大的潜在市场和广阔的应用领域吸引了越来越多的科研机构与软件厂商 投入到这方面的研究和开发中。各种不同类型的系统各有其不同的特点，所运行的环境、 所适用的领域等都各不相同。对于一个大的机构而言，一种w f m s 可能并不能满足某个 复杂的业务过程中所有环节的需要。同时不同的机构会选择不同的产品去满足其业务管 理的要求。这些应用上的特点要求各种不同类型的w f m s 应该能够实现互连和互操作， 以便它们能够被纳入到一个统一的框架之中，在不同的位置与领域发挥其各自的优势与 作用。1 9 9 4 年1 1 月2 9 日，w f m s 发布了工作流系统参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c e m o d e l ) 。它详细描述了工作流系统的有关概念，并在此基础上给出了w f m s 的各主要组 成部分、各部分的功能及相互之间的接口。如图2 1 所示。 基tx m l 的i 作流管理系统中x l p 的研究与实现 对该模型各部分简要说明如下： 过程定义工具：主要功能是给用户提供一种对实际业务过程进行分析、建模的手段， 并生成业务过程的可被计算机处理的形式化描述( 过程定义) 。这也就是建立时功能的主 要内容。 过程定义工具 建立时的功能 翁 8 孽耍瞄整妻实例化 w o r k f i o wa p ! 及互换格式 及控制功能 工作流执行服务 h 其他工作流执行服务 i 冀 怿哥 ：接口4 ) i 工作流引擎 j 工作流引擎j 锰 弁 器晏器妒软件 i 客户应用 爿被调应用l 图2 i 工作流管理系统参考模型 f i g 2 1 w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l 工作流执行服务：它借助于一个或多个工作流引擎，来激活并解释过程定义的全部 或部分，并同外部的应用程序进行交互来完成工作流过程实例的创建、执行与管理，如 过程定义的解释，过程实例的控制( 创建、激活、暂停，终止等) ，在过程各活动之间的 游历( 控制条件的计算与数据的传递等) ，并生成有关的工作项通知用户进行处理等等， 为工作流程的进行提供一个运行时环境。 客户应用程序；它的作用是给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过程中需要 人工干预的任务。w f m s 将为每一个用户维护一个工作项列表，它表示当前需要该用户 处理的所有任务。 被调应用程序：指工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、用以对应用数 据进行处理的应用程序。 管理及监控工具：其功能是对w f m s 中过程实例的状态进行监控与管理，如用户管 理、角色管理、审计管理、资源控制( 包括过程管理及过程状态控制等) 。它与工作流执 行服务之间的交互是通过接口5 ( 管理及监控接口) 完成的。 人连理i ：人学硕十学位论文 上述五个接口被统称为w o r k f l o wa p i ( w a p i ) 。这些标准的制定对于实现不同厂家 的产品之间的互操作( 如用一个厂家的管理与监控工具去管理另外一厂家的工作流执行 服务) 及基于工作流执行服务开发新的应用具有重要意义。 2 2x m l 技术 2 2 1 x m l 的产生 人类思想交流和智慧的继承与语言文字标记是分不开的。当人类历史上文字符号产 生的时候。就不只是一个单一的符号记录，而是由许多的记号组成文字集。人们用纸和 笔记录语言文字时，由于各种不同的应用需求产生了各种各样的文档格式，如书信，法 律文件，各种公文，通知等。不同的文档必须遵守不同的标记来规定文档的格式，使人 们阅读文档时不会把各种文档格式混淆。进入计算机时代，人们用文字处理软件来完成 文档的存储，格式编排和出版等工作。这些工具软件掩盖了编排任务的复杂性，具体怎 样进行格式编排，什么指令规定了标题大小和字体，用户是不知道的。由于软件的这种 标记过程注重的是视觉效果，常常依靠于计算机屏幕和打印机性能。标准通用标记语言 ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ，s g m l ) ，超文本标记语言( h y p e r t e x t m a r k u p l a n g u a g e ，h t m l ) ，扩展标记语言( e x t e n d i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 都是标记语言， 利用各种标记使文档规范化，格式化以便于信息的整理与交流，这些标记语言的发展经 历了一个发展过程，s g m l 是标准化的通用标记语言，由于它过于复杂和庞大，在计算 机上难于实现，所以并没有实际应用起来。正因为这样，导致了超文本标记语言h t m l 的诞生。h t m l 是w e b 上的通用语，h t m l 与w c b 的成功结合，使得w w w 成为i n t e r n e t 上增长很快的领域。然而对开发者来说，h t m l 绝非尽善尽美，h t m l 还存在着自身难 于克服的缺点。 ( 1 ) h t m l 定义的标记是固定的有限集合，用户不能新增加有意义的可以供他人使 用的标记，所以扩展性显得很差。 ( 2 ) h t m l 网页中，数据的内容没有被独立出来，而是与怎样被显示混在一起，这 样提取数据内容并加以重复使用就显得非常困难。h t m l 只是一种表达技术，它并不一 定能揭示h t m l 文档标记中的含义。正是由于h t m l 存在许多缺陷，x m l 应运而生。 2 2 2x m l 的基本概念 x m l 是e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 的缩写，它是世界万维网协会( w o r l dw i d ew e b c o n s o r t i u m ，w 3 c ) 正在制定的用于描述数据文档中的数据组织和安排的结构语言。1 9 9 8 年2 月1 0 日w 3 c 正式公布了x m l l 0 版本标准，2 0 0 0 年1 0 月6r 又公布了x m l l 0 基t x m l 的j ：作流管理系统中x l p 的研究与实现 版本的修订版。在修改了1 0 版本的几个错误后现在的最新版本是x m l l 1 。从此x m l 逐渐取代h t m l 作为网上通用标记语言的标准。 x m l 能够将s g m l 的灵活性和强大功能与己经被广泛采用的h t m l 结合起来。它 关注的不是数据在浏览器如何布局和显示，而是关注于怎样描述数据内容的组织和结 构，以便在网络上进行交流和处理。我们知道，同一份数据可以用于不同的目的。比如 一个公司的销售记录即可以用于查询又可以用来进行统计分析决策。数据的重用性前提 是数据以独立于应用的方式成为可能。不同的行业都制定了本行业的统一模型，就像不 同的国家有不同的语言，这便于本国文化的交流。不同的行业内部信息统一的模型标识， 就能够使信息方便，高效地共掣硐。 下面我们介绍x m l 文档描述组成： x m l 描述是由字符数据( c h a r a c t e r d a t a ) 和标记( m a r k u p ) 组成。在一个x m l 文档描 述中可能出现6 种标记： ( 1 ) 元素单元( e l e m e n t ) 元素是x m l 标记的基本组成部分，他们可以包含其他元素，字符，数据引用，实 体引用，p i ( 处理指令器) ，注释和c d a t a 部分构成了元素内容。 ( 2 ) 实体引用( e n t i t yr e f e r e n c e ) 实体引用允许在内容或属性中插入任何字符串，这就为字符引用提供了种助记的 替代方式。它的作用是： 用于表示被预留为标识以字符如” ”等。 在编辑中代指经常用到的文本。就象c 语言的常数变量。 引用外部文件的内容，实现文件重用。 ( 3 ) 注释( c o m m e n t ) 注释以” ”结束。注释能包含除”之外的任何数据，可以放置在文 档里标记之间。注释不属于x m l 描述的文本内容。 ( 4 ) 处理指令器( p r o c e s s i n gi n t r o d u c t i o n ，p i ) 处理指令器为需要把某些线索通过文档传递给应用程序提供了一种机制，它不属于 x m l 的文本内容。例如： 指出了这是x m l 描述，而且指定了版本号1 0 。 ( 5 ) c d a t a 部分定界符( c d a l as e c t i o nd e l i m i t e r ) 在x m l 文档中某些不是标识的源代码可能被分析程序当作标记，c d a l 限部分指 示分析程序忽略这些代码的标记特征。例如： 人选理i ：入学硕十学位论文 i c d a t a 4 x = & y ；z = ( 1 中，在” ”之间，全部的特征数据 都被直接传送给应用程序。 ( 6 ) 文档类型x m ls c h e m a s c h e m a 是“一个x m l 文件的结构邦定和信息集管理的规则的集合”。其中s c h e m a 可以像x m l 文件一样被解析和处理，支持一系列数据类型同时也提供扩充的数据类型。 s c h e m a 包含信息： s c h e m a - 一作为x m ls c h e m a 的根元素 d a t a t y p c 一描述元素和属性的数据类型 e e m e n t t y p e - 一描述元素的类型 e l e m e n t - 一确定一个可以在其他元素类型中存在的元素 g m u p 一为了次序目的将元素组织进组中 a t t r i b u t e t y p e 一属性类型的描述 a r r i b u t e 一确定可以在元素类型中存在的属性 d e s c r i p t i o n 一提供元素或属性的文件 2 2 3x p a t h ( 1 ) 定位路径与定位步 x p a t h 的数据模型是基于一个树状模型，用结点层次形式来表示x m l 信息集。x p a t h 的主要构件是表达式。其中，最重要的表达式是定位路径( 1 0 c a t i o n p a t h ) 表达式，亦简称 为路径表达式，这也是它为什么被命名为x p a t h 的原因。下面给出的是一个简单的定位 路径表达式： l a l b | c 彳，口，c 为抽象结点名称，彳为根结点，口为4 的子结点。定位路径有两种，分别 是相对定位路径和绝对定位路径。每个定位路径表达式都由一个或多个定位步( 1 0 c a t i o n s t e p ) 组成，每个定位步之间用正斜杠分开。绝对路径以正斜杠开始，它从文档树 的根结点开始定位路径；而相对路径则直接从某个定位步开始定位路径。 x p a t h 中用上下文结点来描述定位路径的求值过程是如何进行的。上下文结