（计算机软件与理论专业论文）基于全局流程集成平台的流程交互的研究与应用.pdf

中山人学坝i 学位论文罐十牟局浙l 程集成卜卉的流程交互的究1 应用 论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： 基于全局流程集成平台的流程交互的研究与应用 计算机软件与理论 间洪菊 李磊教授 摘要 本文的主要内容是提出采用消息传递的方式，在全局流程集成平台( g l o b a l b u s i n e s sp r o c e s si n t e g r a t i o np l a t f o r m ，g b p i p ) 中筏流程之闻实瑶傣惫交流，蠲流 程交互。 在本论文中，流程交互所负责的主要怒多流稷在交互过程中的一系列问题， 如袭单重夔、表单分裂等，并针对各种具体问题，提出具体的勰决方案，从箍对 整个平台中的流獠交互提出一种通用的实骥方法：采用消息传递的方式实现流程 交置，著称这释方法为瀵患樵刳，其基本感想是：懑浚程之闻霉要避行售怠交凌 时，就发送消息给对方：源流程的例将消息发送到公共消息队列中，同时轮询线 疆d e l i v e r 不停鑫鏊对公共溺惑致烈送行援索，当发臻毒掰豹游惠虱达嚣，罄先爨 断此消息的目标流程的例是否存在。若存在，则将此消息笈送到其目标表单的例 的消患酞别中；否稍，首先瓶建一个诧滂纛豹蠢标流程的钢，然磊将消怠发送至l 新建的例的消息队列中。 采用消息机制实现的流程交甄应用到全局流耩集成平台中，具有很多优点： 实骥了并发牲，毙够实现对等流程，使褥整个系统中各个浚程之阈的关系曼翔清 晰，同时降低了对开发人员要求，有效节约培训成本。 关键词：流程交甄，业务流图，消息，表单重叠 中山人学顺 。学位论义娃于牟= 局流程集成、卜竹的流程交互的研究，府用 t i t l e ：t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fp r o c e s sc o m m u n i c a t i o nb a s e do nt h eg l o b a b u s i n e s sp r o c e s si n t e g r a t i o np l a t f o r m m a j o r ：c o m p u t e r s o f t w a r ea n dt h e o r y n a m e ：z h o u ，h o n g i u s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rl i ，l e i a b s t r ac t i nt h i s p a p e 5w ep u tf o r w a r dt h em e s s a g em e c h a n i s mt os o l v et h ep r o c e s s c o m m u n i c a t i o np r o b l e mi ng b p i e i ng b p i p , t h e p r o c e s sc o m m u n i c a t i o nt a k e si nc h a r g eo ft h ep r o b l e m sa p p e a r i n g w h e nc o m m u n i c a t i n g ，s u c ha sf o r mo v e r l a p p i n g ，f o r ms p l i t t i n ga n ds oo n w ea n a l y s e e v e r yp r o b l e ma n df i n a l l ya d o p tt h em e s s a g em e c h a n i s mm e t h o dt od e a lw i t ht h e i s s u e s ，w h i c ho c c u ri np r o c e s sc o m m u n i c a t i o ni ng b p i p t h eb a s i ci d e ao ft h e m e s s a g em e c h a n i s mi s ：w h e np r o c e s s e sn e e dt oc o m m u n i c a t e ，t h e yc o u l ds e n d m e s s a g et oe a c ho t h e r f i r s t ，t h es o u r c ei n s t a n c es e n d st h em e s s a g et ot h ep u b l i c m e s s a g eq u e t i e s i m u l t a n e i t i 蜕t h ed e l i v e rt h r e a di ss e a r c h i n gt h ep u b l i cq u e u e w h e n f i n d i n gan e wm e s s a g ea r r i v i n g ，t h ed e l i v e rf l l r e a df i r s tj u d g e sw h e t h e rt h em e s s a g e s t a r g e tf o r mi n s t a n c ee x i t s i fi te x i t s ，t h ed e l i v e rt h r e a ds e n d st h em e s s a g et oi t st a r g e t f o r mi n s t a n c e sm e s s a g eq u e u e i fi td o e s n te x i t ，t h ed e l i v e rt h r e a df i r s tc o n s t r u c t sa n e wi n s t a n c ea n dt h e ns e n d st h em e s s a g et ot h en e wi n s t a n c e sm e s s a g eq u e u e t h ep r o c e s sc o m m u n i c a t i o n ，w h i c hi si m p l e m e n t e dw i t ht h em e s s a g em e c h a n i s m ， i sa p p l i e dt ot h eg b p i ei th a sm a n yv i r t u e s f i r s t ，i tr e a l i z e st h ec o n c u r r e n c y s e c o n d ， i tc o u l dd e a lw i t ht h ee q u i t yp r o c e s s t h i r d ，i tm a k e st h er e l a t i o nb e t w e e np r o c e s s e s a n dp r o c e s s e sc l e a r l y ，t h el a s to n e ，i tc o u l dr e d u c et h et e c h n i q h er e q u e s tf o rt h e d e v e l o p e ra n dc u td o w nt h et r a i n i n gc o s t k e y w o r d s ：p r o c e s sc o m m u n i c a t i o n ，b u s i n e s sp r o c e s sd i a g r a m ，m e s s a g e ， f o r mo v e r l a p p i n g i i 中山大学坝小学位论文 桀十争局流程浆成1 卜卉的流程交互的列f 芦r 与府用 1 1 论文背景 第一章引言 在当今社会，计算机技术的发展十分迅猛，其应用范围亦在日益扩大，并 且由于计算机技术的应用，越来越多行业的各种资源( 如人力资源、财力资源、 物力资源等) 能够更好的运转，从而产生更多的经济效益。i t 技术的应用为企 业的优化、重组提供了有利的工具，以e r p 、m r p 、c r p 、c r m 等为代表的企 业管理软件集成了优秀的企业管理实践和业务流程，由此可见计算机已经深入影 响到各行各业的生产活动。 在系统开发人员开发一个软件系统的过程中，由于系统开发人员对企业的实 际业务不是十分了解，系统用户对计算机技术不是十分精通，他们很难用比较专 业的术语描述他们的需求，因此系统开发人员与系统用户之间的交流十分困难。 同时，由于在客观上企业环境在不断的变化，而企业要生存就必须调整自身的经 营目标和管理理念，从而能够在激烈的竞争中生存下来，而不被淘汰掉，这些调 整有时是局部性的，影响比较小，而有时是全局性的，影响比较大。这样，如果 再采用传统的软件开发方法：采用模块化的思想，把系统划分为不同的模块，显 然不能满足企业的上述需求。 针对此问题，全局流程集成平台应运而生，它最适用于业务系统的开发( 所 谓业务系统是指：除管理社会运作过程中产生的信息之外，还要管理社会运作的 流程) ，它实现了系统数据与系统流程的分离，它实现了直接业务流程( 所谓直 接业务流程是指表单的变化过程) ，它支持对等流程的开发，它以系统用户最熟 悉的表单为切入点( 我们将企业中用到的各种表格、凭证、单据等统称为表单) ， 将一类表单在其整个生命周期中的状态变化过程成称一个流程，将流程看作是系 统的基本组成部分，一个系统由若干个流程组成，每个流程的功能相对独立，当 企业环境发生变化时，只需要在系统中添加相应的流程即可，对其他流程的影响 较小。 在这样的多流程系统中，单个流程只是负责某一类表单在运作过程中的变化 过程，交互式系统才是日常计算世界的典型形式，所以系统的多个流程之间必须 1 中t 1 1 人学倾二卜学位论义拱于伞局疏程熊成、r 台的流程交互的研究- o 应用 相互协作才能使得整个系统良好的运转起来，组成具有完整的业务处理功能的软 件系统，满足系统用户的需求。而如果将流程之问的交互的设计全部留给系统丌 发人员做，则开发人员的工作量十分大，我们经研究发现其实流程交互具有一 定的规律，我们可以对流程交互设计出一种通用的方法，开发人员在处理流程交 互时，只需要使用此种方法，而不需要去关心此方法的具体实现细节即可，这样 就大大减少了系统开发人员的工作量，并且统一了流程交互的实现方法，它减少 了系统开发的代价，方便系统开发人员的使用，进一步提高了系统的质量。 本文的主要目的就是从软件工程的角度，去探讨在专门针对开发业务系统的 方法一全局流程集成平台中流程交互问题的具体实现方法。 1 2 文章结构 本文主要分为七个章节，其中： 第一章为引言，首先指明本论文的研究背景：分析了当今计算机技术在企业 中的应用范围十分广泛，但是现在的系统开发方法并1 i 能很好的满足企业的需 求，从而引出全局流程集成平台，分析了平台的主要特点及所能解决的问题的范 围，由于，交互式系统刁是日常计算世界的典型形式，从而引出流程交互问题， 分析了流程交互问题在全局流程集成平台中的重要地位；其次介绍本文的文章结 构。 第二章为研究现状与分析，主要介绍对于交互问题，在多a g e n t 系统以及工 作流管理系统中是如何解决的，并列这几科，解决方法进行比较，分析各自的优缺 点，然后与我们全局流程集成平台中的流程交互的解决方法进行比较指出我们 对这一问题的解决方法与其他方法的区别以及我们的方法的优点。 第三章是是技术背景，介绍了本文所用到的技术及理论背景知识。 第四章是流程交互的背景一全局流程集成平台，主要介绍全局流程集成平台 中的一些基本概念及其具体的思想，同时对单流程的解决方法进行介绍。 第五章是整篇论文的核心所在，主要包括流程交互中的基本概念定义：流程 交互、表单分裂、表单重叠等，然后刺流程交互进行分类，并针对各种类型进行 分析，提出相应的解决方案。 第六章主要介绍流程交互的具体实现方法：采用消息传递实现，说明了消息 中山大学删1 j 学位论义 基于牟局流程集成i 卜什的流程交互的研究。j 应用 的分类、格式、消息通信模式、消息队列、消息的发送、消息的销毁、消息的获 取、消息的存放、消息的分派、消息机制的总体结构。 第七章主要介绍了一个基于全局流程集成平台的流程交互的应用实例一一 药品申请审批系统，并分析了其效果。 第八章为结束语，主要是对整篇论文进行总结、指出本文的创新点所在以及 需要进一步研究的内容。 中山火学砸l j 学位论文 摧于全局流程集成卜台的流程交互的训f 宄j 应用 第二章交互问题的研究现状与分析 交互问题并不是一个新的研究方向，已经有许多专家在针对特定领域中的 特定问题进行研究，如多a g e n t 系统中的交互、工作流中的交互等。 2 1 多a g e n t 系统m a s 中的交互 a g e n t 是人工智能中的一个概念，当前尚未有一个统一的定义，但普遍 认为a g e n t 应具有如下特性：自治性( a u t o n o m y ) 、可通信性( c o m m u n i c a b i l i t y ) 、 反应能力( r e a c t i v i t y ) 和自发行为( p r o - a c t i v e n e s s ) 。 在多a g e n t 系统中，各个a g e n t 之间要通过通信方式互相交互，完成自己 的目标，管理和调整它们所依存的环境，这些交互作用主要包括简单的信息交换、 特殊的服务请求、相互的协作以及一些冲突的协商等【2 】【3 1 。 多a g e n t 系统的标准结构如图2 - 1 【2 所示： 图2 - 1 多a g e n t 系统的标准结构图 中山火学颂| | 学位论文 拈叶”_ 牟：用流艘集成、i t 行的流程变甄的究，j 心用 根掘文献 4 5 6 】 7 8 】 9 】，在m a s 系统中，多a g e n t 之阳j 通信和相互协作 一壹麓多a g e n t 系统研究静重要内枣，多a g e n t 系统中a g e n t 鞠a g e n t 闰的通信 模式大致可分为五种：无通信模式、消息传递模式、方案传递模式、黑板模式和 a g e n t 通信语蠢模式1 栩。 2 。1 1 无通信( n oc o m m u n i c a t i o n ) 模式 a g e n t 通过“理褴”思考鞠 萑理丽不是甑通信的方式，得到其它a g e n t 的任 务方寨或计划。这秘模式适用予a g e n t 之间没有实质性的冲突的情形，显然这萃中 模式的a g e n t 系统是一种紧密耦合系统，各a g e n t 系统或者都是完全“透明可见” 的，或者是它嬲需要刁i 凝地思考和推理其选a g e n t 爨鸯麴霉亍动诗划，嚣螽者霹链 带来并发理性推理的商计算复杂度，这往往会造成系统实现困难、性能降低、系 统功麓帮麓模不易 。袋等疆潮；| 霹嫒点，鑫蓝，这种系统基本上遗i 翼餐a g e n t 系统 的优越性，故而，在实际的多a g e n t 系统中较少使用。 2 1 2 消息传递( m e s s a g ep a s s i n g ) 模式 消息传递模式是目前软件系统( 尤其是面向对象系统) 中常用的传统方法， 铡如：( 远程) 过程诵瑁、( 远程) 函数调用等。a g e n t 使用一组事先约定好的格 式和规则通过消息形式相互传递计算请求和处理结果，当特定状态出现或预先定 义的事件发生时( 如a g e n t 收到其他a g e n t 发来的消息，或者a g e n t 感知到环境 蛉某些变化) 融，这些趣则就会设激涟，a g e n t 于是袋取楣应艟行动。该模式暹 常都是以某一方a g e n t 为任务中心，熟他a g e n t 则向该中心请求服务，其优点是 赢簸、可支持分布式鞠+ 簿窝移动计算，瞧疑点楚不灵活、不後予扩震，阻及不嗣 于a g e n t 合作等。 2 1 3 方案传递( p l a np a s s i n g ) 模式 在相互协作的a g e n t 之间，一方面通过给对方传递其整个任务方案，相互取 得对同题的一皴理解葶| u i 相应酌解决方案。这种模式常见于分布式计算酾d a i 应 用中，尽管它可使a g e n t 的合作求解比较容易实现，但是它却商许多缺点，比如： 中山火学颂i ? 举位论文雌于牟扁流程集成5 卜台的流程蹙的研究与戚用 传递方案带来的时空开销比较大，传输过稷易出锚，不灵活，无法在状态多变、 不确定兹璐实环凌下应爝等。 2 1 。4 黑板( b l a c k b o a r d ) 模式 摄搀文融 3 1 11 1 2 1 3 ，黑板嗡援一个爵供a g e n t 发商消息、公毒楚瑕缝暴 和获取有用信息的公共区域。该模式也常用与分布式问题求解。各a g e n t 之间不 发生直接遴信，它们通过读莓黑板上的信惑送行闻接静交浚。簇叛豹结梅鼙2 ，2 搠 所示： 控制桃构 黑板 知识源 蕊2 - 2 黑裁模黧 所谓“黑板”，就是一个分层的全局工佟区( 或称全局数据库) ，它用来存储 初始数据、中间结巢和最终结果。艇个黑板被分为若干层，每一层朋于描述领域 翔题豹菜类售息。 所谓知识源，就是一个知识模块。黑板结构中嶷有多个知识源，每个知识源 瓣寒完袋装些特定豹释熬凌麓。臻瑷源可以表示党瘕过程、援刭嶷或逻辚凝言 等形式。一个知识源可以视为一个大规则，其条件部分称为知识源先决条件，动 作部分称为知鼋| ：； 滚体。知谈源的先决条件虽与黑板状态蘸配，该知识源便被激 活，这时知识源体执行，其结果将导致黑扳状态的变化。知识源之闻互相独立， 它们只能通过黑板进行通讯和互相调用。 中山入学舰l j 学位论义 摧十牟局流程集成。r 台的流程交互的训 宄i j 应用 控制机构是求解问题的推理机构，由监督程序和调度程序组成。监督程序时 刻注视着黑板状态，根据黑板状态采用某种策略选择合适的知识源。将其条件部 分放入调度队列，随后条件部分与黑板状态匹配，若匹配成功，则将其动作部分 放入调度队列。动作部分的执行便又改变了黑板状态。调度程序通过选择所谓“聚 焦”来优先使用队列中最重要、最有希望的知识源来执行。 黑板模型最大的优点是实现简单且伸缩性强，各a g e n t 只需访问固定的区域 即可完成信息交互，而无须了解通信方的具体位置信息；新加入( 退出) 的a g e n t 只需在黑板上注册( 注销) 即可完成加入( 退出) 多a g e n t 系统过程。 但由于a g e n t 的个性不同，知识库及计算处理能力有异，要求它提供灵活的 公用信息表示机制，另外它的事件驱动性还要求集中控制机构，这使得其实现和 运行代价比较大。 以上四种模式具有一些共同的缺点，即它们都不能或是很难明确表达问题空 问的语义和a g e n t 通信的语义：它们都需要与a g e n t 自身的求解逻辑融合成一体 才能实现通信任务，显然，这是不利于支持a g e n t 系统的灵活性、可扩展性和异 构性的 3 1 。 2 1 5a g e n t 通信语言模式 根据文献【2 1 0 1 4 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 8 1 9 ，a g e n t 通信语言( a c l ) 使a g e n t 通信建立在知识级别( k n o w l e d g e l e v e l ) 上，从而使a g e n t 问的通信效率大大高 于传统的分布式计算中的通信。罔前主要有两种a c l ，一种是a r i a 的k s e ( k n o w l e d g es h a r i n g e f f o r t ) 联盟提出的k q m l 语言，另一种是欧洲的f i p a 帅 会提出的语言标准，即f i p a a c l 。目前最受瞩目的是k q m l ，它为a g e n t 之问 的交互提供了一套消息格式以及通讯协议以支持运行时的知识共享。 虽然多a g e n t 系统的研究者采用k q n l 是有意义的，并且己经开发和发布 了几个基于k q m l 的实际系统，但是k q m l 还是遭到了一些批评，理由如下： ( 1 ) 基本的k q m l 语用词集合太容易改变一一没有严格的约束，因此开发 的不同的k q m l 实际系统事实上不能互相操作； ( 2 ) k q n l 消息传送机制( 即a g e n tb 从a g e n ta 得到消息的方式) 从来 没有严格定义，这也使得不同的k q m l 会话的a g e n t 难于互操作； 中山人学删- i 一学位论文基于仝局流程集成、卜台的流程交互的研究与应用 ( 3 ) k q m l 的语义没有严格的定义，严格的语义定义有可能辨别出声称使 用k q m l 的两个a g e n t 实际上是否“恰当地”使用了这个语言。k q m l 语用词的“含义”只是用非形式化的英语描述，会有不同的解释( ”。 2 1 6a g e n t 开发中的缺陷 a g e n t 并不是在任何问题中都能加以应用的，在当前的a g e n t 开发中存在 很多的缺陷i z 】= ( 1 ) a g e n t 之间过分自由或无组织的相互作用：多a g e n t 系统的动态性是 复杂的，并且可能是无序的。通常，发现什么可能发生，仅有的方法就是不断 重复地运行系统。如果系统包含很多a g e n t ，那么动态性会变得很复杂，以至 于不能进行有效管理： ( 2 ) 设计没有利用并发性：薄弱的多a g e n t 的设计存在一个明显的特征， 就是并发问题求解的数量相对比较少，或是在极端的情况下几乎没有。 ( 3 ) 投入所有的时间来实现基础设施：限制a g e n t 技术广泛推广使用的一 个晟大的障碍，是没有为多a g e n t 系统开发提供一个可以广泛使用的平台，这 样的平台应该提供多a g e n t 系统实现所需要的、全部的基础设施( 如消息处理、 跟踪和监控、运行管理等) 。结果是几乎所有我们见到的多a g e n t 项目，将重 要的有效资源投入到以此凑合的观点实现基础设施中【2 】。 2 2 工作流管理系统互操作技术 “工作流”干预过程、业务程序的自动化处理，文档、信息或者任务按照定 义好的规则在参与者之间传递，来完成整个业务目标或者对整个业务的完成做贡 献。工作流联盟给出的工作流的定义是：全部或者部分，由计算机支持或自动处 理的业务过程【2 0 】。 由此定义可以看出，工作流管理的主要特点是使管理过程自动化，使人及各 种应用工具相互协调工作，达到“在适当的时候把适当的信息传递给适当的人” 的目的。在工作流管理系统中，既涉及到许多数据的交换，也涉及到应用程序之 间的交互( 包括功能部件之间的交互) ，为满足实现企业经营过程重组的需要及 考虑操作的灵活性和工作流产品最终用户方便集成的要求，报有必要对工作流管 中j 火学坝1 ：学位论文 撼1 二全局流程集成r 台的浙河呈交互的研究j 腑用 理系统进行标准化2 0 m 1 。国际工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n t c o a l i t i o n ，w f m c ) 定义了工作流的参考模型，如图2 3 所示： 图2 3 工作流管理系统参考模型 由e 图可以看出，工作流参考模型由两部分组成：( 1 ) ：亡作流功能部件：( 2 ) 接v a 。工作流功能部件完成过程的自动化或半自动化，接口则完成功能部件之间 以及工作流引擎之问交互的功能。 根据文献 2 4 2 5 2 6 ，所谓工作流互操作是指两个或多个工作流引擎之间通 过通信和协作的方式来协同工作的能力。典型的工作流甄操作模式有链式互操作 设计模式、网状同步子过程互操作设计模式、网状轮询子过程互操作设计模式和 事件同步互操作殴计模式。 2 2 1 链式互操作设计模式 链式互操作设计模式允许某个工作流过程实例在过程内部的一个节点触发 其他工作流实例，从而实现工作流之间的互操作，其设计模式图如图2 - 4 所示： 图2 - 4 链式互操作设计模式 由图2 - 4 可知，工作流引擎a 的过程实例a 在节点a 3 触发工作流引擎b 中山火学硕扛擎位论文十拿局流程集成、r 秆的流程交互的研究与应用 中的过程实例b ，从而将过程实例a 的一个实体传递到过程b 的工作流环境， 并在浚环境中独立执行。一旦该过程实例开始执行，过程实例a 可能终止，也 可能继续执行。 2 2 2 网状同步子过程互操作设计模式 在网状同步子过程互操作设计模式中，允许特定工作流环境中执行的一个 过程，被封装为一个独立的任务，并在其他工作流环境中去完成，如图2 5 所示： 图2 - 5 网状同步子过程互操作设计模式 ：。 由图2 5 可知，过程实例a 的一个活动a 3 ，在另外一个工作流引擎b 中执 ， 行。当在过程实例b 中执行时，过程实例a 仍继续保持活动状态。当过程实例 b 完成后，将控制返回到工作流引擎a 中，a 继续执行其他活动，两者的同步是 通过过程实例参数改变信号量或者状态改变信号量来实现。 在这种子过程的方式，可能出现子过程的进一步划分( 子过程还包含子过 过程) ，从而形成复杂的网状结构。 2 2 3 网状轮询子过程互操作设计模式 在网状轮询子过程互操作设计模式中，允许一个工作流引擎在某个过程节 点创建新的过程实例，随后，在指定的集合点查询该过程实例的状态，如图2 - 6 所示： 中山大学顺。；j 学位论文璀于牟局流程集成、卜音的流程交互的研究j 用 图2 - 6 网状轮询子过程互操作殴计模式 由上图可知，工作流引擎a 在过程实例a 的节点a 2 创建新的过程实例b ， 在b 开始执行时，过程实例a 继续执行。当a 到达和过程实例b 指定的集合点 ( 比如a 4 节点) 时，a 轮询实例b 的当前状态，此时，过程实例b 的状态有完 成并终止或还未完成两种。若是前者，工作流引擎b 将自己完成的状态信息追 加到应答消息队列中，直到该消息被实例a 取走。若是后者，在实例a 将轮询 请求消息队列中，直到该消息得到响应。若是后者，实例a 是继续执行( 异步 方式) 还是等待轮询应答( 同步方式) ，完全依赖应用程序的需要。 2 2 4 事件同步设计模式 事件同步设计模式允许在工作流引擎运行过程巾，针对其他工作流引擎( 或 自己) 发生的事件，创建新的工作流过程实例，如图2 7 所示： 图2 - 7 事件l 司步设计模式 由上图可知，工作流引擎a 和b 在节点a 2 、b 2 和节点a 4 、b 4 根据事件 进行同步操作，同步事件可能是一个工作流引擎的终止，也可能是逻辑上事件检 查点产生的同步事件。而在同步点之后，：f ：作流引擎a 和b 分别独立执行，当 一方或双方都到达同步点是，继续等待新的同步事件产生。 在工作流的四种设计模式中，其相同点是：两个或者多个工作流引擎中，均有 不同的工作流过程实例运行或创建。但在链式设计模式中，新的工作流运行实例 结束后，既不需要返回信息到相应的其他工作流引擎，也不需要同步操作，而是 中山大学倒j ：学位论义 拱于伞局流程集成j f 白的流程交互的研究i j 应用 两者都继续并发执行。对其他三种设计模式，或要求返回信息，或必须进行运行 同步；网状同步子过程殴计模式要求原工作流引擎，必须等待相应过程实例运行 完成并返回结果后，才能继续执行：网状轮询子过程设计模式是在不同的同步点 进行轮询来保证同步的，而事件同步设计模式是根据新过程实例产生的事件来保 证同步。 2 2 5 目前工作流互操作技术中存在的问题 随着工作流技术迅速发展，工作流管理系统互操作技术仍进展缓慢，采用上 述四种典型的设计模式只能部分解决工作流互操作的问题，目前，工作流互操作 技术仍存在着以下三个不足的方面 2 4 】： ( 1 ) 工作流模型缺乏描述互操作性的能力：虽然w f m c 提出了一套工作流 管理系统的标准，也定义了工作流系统的参考模型，但是该模型仅能通 过w a p i 来实现工作流互操作，这显然不能完全描述和表达工作流系统 的互操作。此外，工作流参考模型及相关标准没有对工作流通新机制进 行定义，而在工作流系统实现时，对选择何种通信协议存在很大的分歧， ? 很难实现真正意义上的互操作。 ( 2 ) 工作流互操作过程缺乏健壮性：工作流实例在运行过程中可能出现资源 访问冲突，使得活动在数据操作上出现相互重叠。这种情况在工作流互 操作过程中表现尤为明显。目前，对互操作过程中工作流系统健壮性还 很难保证。 ( 3 ) 缺乏互操作情况下事务处理的能力，目前大部分工作流系统不支持事务 的概念，不能保证在工作流系统之间互操作下一个活动执行的a c i d ( a t o m i c i t y ，c o n s i s t e n c y ，i s o l a t i o n ，d u r a b i l i t y ) 属性，而且当工作流 非正常中断时，也无法保证正确的恢复数据。 2 2 6 流程与工作流的区别 前文中已经提到，工作流管理联盟对工作流的定义：工作流是一类能够完全 或者部分自动执行的经营过程，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。根据这个定义我们可以看出，工作流强调业务过 中山人学倒h 二学位论文 珠十争周流程集成平行的流程交互的研究j - j ! , 1 用 程的自动或部分自动的执行，它更适合作为办公自动化( o a ) 这样需要高度自 动化系统的实现模型。 而在全局流程集成平台中，流程的定义：一类表单在其整个生命周期中的状 态变化过程。它的实质是在各个部门之间按照规则进行信息的传递，以信息的流 程体现企业的经营过程。系统通过这种信息传递的方式体现出工作流。并且由于 在本论文中，流程交互是通过消息传递的方式实现的，因此它能够实现对等流程， 并且支持o a 、业务系统、e r p 系统等的开发。 2 3 全局流程集成平台中的流程交互的特点 基于全局流程集成平台的流程交互的研究与m a s 及： 作流中的交互相比， 它的特点主要包括以下几个方面： ( 1 ) 本文中对流程交互的研究是从软件工程的角度出发的，以全局流程集 成平台为特定的背景的，它主要捕述的是在全局流程集成平台中的流程交互是 如何实现的；而当前限制a g e n t 技术广泛使用的一个最大障碍就是没有为m a s 的开发提供一个可以广泛使用的平台 2 】； ( 2 ) 本文中的流程交互实现了并发性，而薄弱的多a g e n t 的设计存在的一个 明显的特征，就是并发问题求解的数量相对较少，或是在极端情况下几乎没有 1 2 1 ； ( 3 ) 在应用全局流程集成平台进行系统开发时，若需要进行流程交互，系统 开发人员只需要将需要发送的消息放入数据缓冲区中即可，而无需关心此消息 是如何发送给目标流程的，其具体的发送是由消息机制负责的，而消息机制是 在全局流程集成平台中实玑的，不需要系统开发人员去实现，系统开发人员只 需要知道如何使用即可，因此不需要花费很长的时问和很多的精力对系统开发 人员进行培训；而在j r 作流中，交互的实现方法是复杂的，工作流应用的开发 不仅仅是过程的定义，还需要其他许多任务，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等，而就同前的工作流产品来看，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才能完成【4 【】； 中山火学坝l j 学位论文璀习二全局流程集成一卜台的流程交互的究寸应用 2 4 小结 根据上面对多a g e n t 系统中五种通信模式的描述、对工作流管理系统中典 型的四种互操作模型的描述，可以看出它们所解决的问题是在特定领域中的，并 且在各自的领域中仍然存在一些问题尚待解决。 而本论文中对交互问题的研究是从软件工程的角度来进行的，基于全局流程 集成平台，对流程交互问题进行深入、细致的讨论，其研究的出发点、研究背景 与m a s 及工作流均不同，它实现了m a s 中没能很好地解决的并发性，它的使 用简单，而不像工作流中那样实现复杂，不需要花费很多的时间和精力对系统开 发人员进行培训，由此我们可以看出本文所研究的问题的意义所在。 中山人学i 茸i1 ：学位论文 壮于全局流程集成3 卜台的流程竞互的州宄0 应用 3 ，1x m l 第三章技术背景 3 1 。l 什么是x m l 及x m l 的特点 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) t 2 s l z g 起源可以追溯到1 9 9 6 年万维网 联盟( w 3 c ，h t t p ：w w ：w 3 o r g ) 所设计的一种可扩展标记语言。这种语言是s g m l s _ 豫b d & 砖g e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ，标漆逶愆语言) 鲶一个筵稼子袋，它 有如下的特点： ( 1 ) 可扩展馁：x m l 是s g m l 一个精蓠后豹子集，它是一稃元语畜，健 用者可以自己创建标签，因而具有可扩展性。 ( 2 ) 自我描述性和数据显示分离特憾：x m l 标准中将数据的语义和数据的 格式分开，x m l 文档只搬述数擐的语义信息，磁它的格式在其他榉式 谣言中描述，这样如果需要改变文档的驻示方式，只要修改样式文件 裁毒亍了。x m l 的霆我攒述性矮筑够提交予地表现许多复杂翡数据关系， 使得基于x m l 的应用程序可以谯x m l 文件中凇确高效地搜索相关的 鼗据内密，忽略冀毽不籀关部分。 ( 3 ) 跨平台憔：由于x i v l l 怒s g m l 的子集，具有与生俱来的跨平台性。 下图3 - t 所示静是一个简单盼x m l 文档： j a v a 技术教程 王克宏 4 8 0 0 5 0 6 中山人学砸，f 。学位论文 某于牟局流程集j d i i 台的流程交互的研究j 母用 i n 华大学出版社 2 0 0 2 0 4 p r o l o g 语言程序设计 张文星 3 5 0 2 0 4 国天文电脑z k - p u b l i s h e p 1 9 8 3 0 8 3 1 2x m l 的组成 图3 - 1 用瑚l 表示的图书列表 一个格式正规的x m l 文档由三个部分组成： 可选的序言：包括x m l 声明、注释、处理指令、空白或文档类型声明。 文档的主体：由一个或多个元素组成，其形式为一棵层次树。元素是x m l 标记的基本组成部分。元素使用标记进行分隔，每一个元素都必须由一个起 始标记和一个结束标记分隔开，中间可以包含其他元素、字符数据、字符应 用、实体应用、p i 、注释 u c d a t a 。 可选的尾声：包括注释、处理指令或空白。 例如在图3 一】中， “ ”属于序言， 而“ ”属于文档主体。 3 2 有限状态自动机 有限自动机，也叫有限状态自动机，它是编译原理的一个重要组成部分，其 理论已趋向完善和成熟，并被广泛用于其他领域，特别是软件工程中，是系统建 6 中山大学顺：l j 学位论文 捧于争局漩程集成。r 台的流程变互的研究与应用 模常用的工具。有限状态自动机能够对对魏的行为进行描述，表征了对象在对应 斡环境孛豹学为秘特瞧。戆予楣嗣状态豹对象，在鞠阉竣环境中穆会矮示耀阉熬 行为。所有的软件和对象，都可以使用一个有限状态自动机来对其进行描述和建 禳粥。 定义l 有穷状态自动机( f i n i t ea u t o m a t o n ，f a ) m 愚一个五元组： m = ( q ，j ，q 。f ) 英中， q 状态的非空集台，vq q ，q 称为m 的个状态( s t a t e ) ； 输入字母表( i n p u tf a l p h a b e t ) 。输入字符串都是j 二的字符帛。 o - 获态转移函数( t r a n s i t i o nf u n c t i o n ) ，g ：q x 专q 。嚣v ( q ，a ) q ，盯( q ，a ) = p 袭示m 在状态q 读入字符串a ，将状态变为p ， 并将读头向右移动一个带方格而指向输入字符串的下个字符； q 。一- m 教秀媲状态( i n i t i a ls t a t e ) ，如q ； f - - - m 的终止状态( f i n i a ls t a t e ) 集合，f q ，vq f ，q 称为m 的终 止状态； 定义2 、确定的有穷状态自动机( d e t e r m i n i s t i cf i n i t ea u t o m a t o n ，d f a ) m 是一个五元组m = ( q ，仃，q 。，f ) i 其中鸯，q 。f 的意义同黻， 玎一状态转移丞数，扩：毪号q ，对v q 蛰，v a e ，o - q ，匐均商 确定的值。 定义3 、不确定的露穷袄态鸯动梳( n o n d e t e r m i n i s t i cf i n i t ea u t o m a t o n ，d f a ) m 是一个五元组捌= ( q ，口，q 。，印 其中q ，q 0 f 的意义同f a ， 盯状态转移函数，盯：q 专2 。，对vq q ，va ， 拶( q ，a ) = 溆，p 。蕊 表示麓在状杰q 下读入字餐a ，苟以选辑遣 将状态变为p ，m ，或者p 。，劳将溪头向右移动个带方格而指 1 7 中山犬学坝卜学位论义 摧于牟局流程集成平台的流程交一的研究，扑一用 向输入字符串的下一个状态。 3 3e c a 规则 e c a 规, l j t3 1 韫早被应用于专家系统和主动式数据库研究中。e c a 规则是 指e v e n t - - c o n d i t i o n - - a c t i o n ，即事件一条件一动作规则，是一种能有效表示事 件驱动机制的逻辑规则。e c a 规则能灵活而有效的描述系统行为的一般规律， 被广泛地应用于主动数据库系统、网络管理、电子商务、工作流建模、分布式环 境下的应用等众多领域。 e c a 规则的定义如下： e c a 规则是一个三元组 e v e n t ，c o n d i t i o n ，a c t i o n ，习惯上，我们常用如下 形式表示e c a 规则： o ne v e n ti fc o n d i t i o nc a u s e sa c t i o n 该规则形式包括一下三个部分： ( 1 ) 事1 q = ( e v e n t ) ：e c a 规则的e v e n t 部分是形如e i ，e 。的表达式， 其中每个e i 都是一个事件，形如e ( “，t 。) ，在这早，e 是具有n 个参数的事件符号，每个t ，是一个常量或是变量； ( 2 ) 动作( a c t i o n ) ：e c a 规则的a c t i o n 部分是形如a l ，a 。的表达 式，其中每个a ，都是一个形如a ( t 。，t 。，) 的动作原子，动作部分 就是这些动作原子的“串”，表示原予动作的顺序执行。在这里，a 是具有n 个参数的动作符号，每个t i 都是一个常量或变量。给定一个 由e c a 规则集r ，r 中出现的所有动作符号的集合称为r 的动作集 a c t i o n s e t ( r ) ( 3 ) 条件( c o n d i t i o n ) ：e c a 规则的c o n d i t i o n 部分是形如p 1 丑 p 。，的 表达式，其中逻辑运算符z f ，v ，一 ，每个p i 都是一个谓词。 事件的参数代表了事件的属性。在程序中，e c a 规则的事件、动作和条件 三者的具体内容由具体系统和程序确定。 中山大学坝：卜学位论文 雉于全局流程集成平台的流程交互的州咒与应用 3 4e b a s e 数据库 e b a s e 数据库系统”1 是一个由中山大学软件研究所研制的内嵌式( b u i l d i n ) 的数据库引擎，它是基于逻辑程序设计原理的，能通过快速逻辑查询技术，保证 系统的运行效率和响应速度。 e b a s e 的性能是十分好的： ( 1 ) 数据添加速度比s q ls e r v e r 、a c c e s s 等数据库管理系统快：如下图3 2 所示： 图3 2e b a s e 与s o ls e r v e r 添加1 0 0 0 0 0 条记录所用时间的效果图 ( 2 ) 简单查询的速度和复杂查询的速度均比其他数据库系统要快： 图3 - 3e b a s e 与s o ls e r v e r 简单查询效果图 1 9 中山大学颂，【j 学位论文 撼于全局流程集j 啦r 台的流程交互的毋f 究与应用 图3 4e b a s e 与s o ls e r v e r 复杂查询效果图 ( 3 ) e b a s e 的修改效率在次数少的成批修改时比其他数据库系统要快，但在次 数多的单记录修改时比其他数据库略慢； ( 4 ) 在多用户条件下：在用户数多、每个用户查询少的情况下，e b a s e 比s q l s e r v e r 要快：但在用户数少、每个用户查询多的情况下，e b a s e 比s q ls e r v e r 要 慢； ( 5 ) e b a s e 的资源占用率比s q ls e r v e r 和a c c e s s 低： 图3 - - 5e b a s e 、a c c e s s 和s q ls e r v e r 添加操作的资源占用情况效果图 中山大学坝：| ? 学位论文 箨于牟局流程集成- 卜台的流程交互的研究与成用 4 1 总述 第四章什么是全局流程集成平台 业务系统与信息管理系统有着很大的区别，如果说信息管理系统管理的是工 业社会运作过程中产生的信息，则业务系统除要