（计算机应用技术专业论文）基于web+services的动态工作流管理技术的研究.pdf

摘要 摘要 在企业信息化领域 如何响应不断变化的市场环境 不断提高业务持续改进 能力和业务运营效率是关键问题 这要求企业必须构建以业务流程管理为中心的 企业信息系统 根据业务变化进行工作流程的重组和再造 工作流技术作为实现 业务过程自动化 规范化的技术 无论在企业内部的流程管理 应用集成还是在 外部b 2 b 集成 都有着广泛的应用 工作流是业务流程的计算模型 即将企业业务逻辑和规则在计算机中以恰当 的模型进行表示并对其实施计算 而工作流管理系统则支持在异构 自治 分布 的环境下 为这些工作流的构建 运行 监控与管理提供统一的平台 是实现工 作流技术的核心 然而 随着i n t e m e t 上电子商务的飞速发展 传统工作流管理系统越来越不能 适应现代企业业务流程管理的要求 主要表现在系统缺乏柔性和互操作性 难以 支持动态的和跨组织的工作流程 缺乏事务管理 新兴技术w 曲服务的出现使我们相信 将其引入工作流管理系统必将大幅度 提高系统的性能 w e b 服务是一种基于标准的应用集成方式 它可以将运行在 i n t r a n e t e x t r a n e t 或i n t e m e t 上的分布式应用集成在一起 w 曲服务把一切都看作服 务 这种服务可以通过在网络上使用消息传递动态地被发现和组织 本文首先分析了工作流技术的现状和存在的不足 通过用w e bs e r v i c e 来实现 业务流程的活动来提高流程的重用性 提供对异构环境的支持 将业务流程发布 为w e bs e r v i c e 来解决流程的跨组织调用问题 本文重点分析了基于w e bs e r v i c e 的工作流所涉及的两项关键技术 业务流程的动态选择技术和工作流中的事务管 理技术 通过在工作流中加入业务流程的动态选择和事务管理技术 提高了系统 的柔性和执行效率 最后设计并实现了一个用于验证前面所提技术的工作流管理 系统模型 关键词工作流管理技术 业务流程管理 w e b 服务 工作流事务管理 b p e l 4 w s a b s t r a c t i nt h ea r e ao fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n h o wt or e s p o n dt ot h ec h a n g i n gm a r k e t e n v i r o i l i n e n ta n dc o n s t a n t l yi m p r o v i n gt h ec a p a c i t yo fc h a n g i n gb u s i n e s sc o n s t a n t l y a n de 瓶c i e n c yo fb u s i n e s so p e r a t i o n si st h ek e yi s s u e t h i sr e q u i r e se n t e r p r i s e st o b u i l dt h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e mc e n t e r i n go nb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t r e s t r u c t u r i n ga n dr e c y c l i n gp r o c e s sa c c o r d a n c ew i t hb u s i n e s sc h a n g i n g w o r k f l o w t e c h n o l o g ya s at e c h n o l o g yw h i c hi m p l e m e n t sb u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o na n d s t a n d a r d i z a t i o nh a saw i d er a n g eo fa p p l i c a t i o n si ni n t e r n a lp r o c e s sm a n a g e m e n t a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o no re x t e r n a lb 2 bi n t e g r a t i o n w o r k f l o wi sac o m p u t i n gm o d e lf o rb u s i n e s sp r o c e s s l tp r e s e n t se n t e r p n s e b u s i n e s sl o g i ca n dr u l e sa sa p p r o p r i a t em o d e l sa n dc o m p u t i n gt h e m a n dw o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m i n t h eh e t e r o g e n e o u s a u t o n o m y d i s t r i b u t i o ne n v i r o n m e n t p r o v i d e sau n i f i e dp l a t f o r mf o rw o r k f l o wc o n s t r u c t i o n o p e r a t i o n m o n i t o r i n g a n d m a n a g e m e n t i ti st h ec o r ei nw o r k f l o wt e c h n o l o g i e s h o w e v e r w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o m m e r c e o ni n t e m e t t r a d i t i o n a l w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi n c r e a s i n g l yu n a b l e t om e e tt h er e q u i r e m e n t so f b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e r n e n ti nm o d e me n t e r p r i s e i tm a i n l yr e f e c t e di nt h el a c ko f f l e x i b i l i t ya n ds y s t e mi n t e r o p e r a b i l i t y i td i 踬c u l t t os u p p o r tt h ed y n a m i ca n d i n t e r o r g a n i z a t i o n a lb u s i n e s sp r o c e s s t h el a c ko ft r a n s a c t i o nm a n a g e m e n t a st h ee m e r g e n c eo fw e bs e r v i c e w eb e l i e v et h a tc o m b i n i n gw e bs e r v i c ea u l d w o r k f l c i ww i l ls u b s t a n t i a l l yi m p r o v ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mp e r f o r m a n c e w e bs e r v i c ei saw a yo fi n t e g r a t i o nb a s e do ns t a n d a r d i t i sa b l et oi n t e g r a t e d i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n sw h i c hf u l l o nt h ei n t r a n e t e x t r a n e to ri n t e m e t i ts e e s e v e r y t h i n ga sas e r v i c e s u c hs e r v i c e sc a n b e u s i n gm e s s a g i n gi nt h ei n t e m e t d i s c o v e r e da n dc o m p o s i t ed y n a m i c a l l y t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec u r r e n ts t a t u sa n ds h o r t c o m i n g so fc u r r e n tw o n 士l o w m a n a g e m e n tf i r s t w ei n t e g r a t e w e bs e r v i c et e c h n o l o g yi n t o t h ew o r kf l o w m a n a g e m e n ts y s t e mt oi m p r o v et h er e u s a b i l i t yo fp r o c e s sa n ds u p p l yt h es u p p o r to f h e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n t w ea n a l y z e dt h et w ok e yt e c h n o l o g i e s i l lt h ew o r k f l o w b a s e do nw e bs e r v i c e d y n a m i cb u s i n e s sp r o c e s ss e l e c ta n dt r a n s a c t i o nm a n a g e m e n t m e c h a n i s m t h r o u g ha d d i n gd y n a m i c b u s i n e s s p r o c e s ss e l e c t a n dt r a n s a c n o n m a n a g e m e n tm e c h a n i s mt o w o r k f l o w i ti m p r o v e s t h es y s t e m sf l e x i b i l i t ya 1 1 d e f f i c i e n c yo fe x e c u t i o n a tl a s t w ed e s i g na n di m p l e m e n ta w o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do nw e bs e r v i c e t ov e r i f yt h et e c h n o l o g i e sp r e v i o u s l y k e y w o r d sw o r k f l o wm a n a g e m e n tt e c h n o l o g y b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t w e b i i i 北京工业火学t 学硕士学位论文 s e r v i c e w o r k f l o wt r a n s a c t i o nm a n a g e m e n t b p e l 4 w s i v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 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 也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 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做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 签名 李f 栩够乏日期 坦l 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权 保留送交论文的复印件 允许论文被查阅和借阅 学校可以公布论文的全部或部 分内容 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 保密的论文在解密后应遵守此规定 躲查幽色氆导师虢皇盘 吼竺选 第1 章绪论 1 1 引言 第1 章绪论 随着经济全球化的加速 企业的商务活动和政府的政务活动将越来越多地依 靠i n t e m e t 企业的管理从内部管理延伸到了全行业的产业链管理 管理的资源从 企业内部向外扩展 这要求企业不能只专注于内部信息化建设 还必须进行跨企 业的信息化整合 同时由于在i n t e r n e t 上开展电子商务的廉价和方便性 促进了企 业之间的交流 这也导致了企业合作伙伴之间从传统的具有长久的良好合作关系 到企业合作伙伴之间的更动态和松散的关系 也就是所谓的动态电子商务 在这 种动态电子商务环境下 工作流那种缺乏柔性 不能及时响应变化和相互之间缺 乏互操作的缺点显然不能满足现代企业业务流程管理的要求 文献i l 5 j 做了比较 详细的论述 w e b 服务是继c o r b a d c o m 之后又一被业界广泛认同的分布式应用新 技术 w 3 c w o r dw i d ew e bc o n s o r t i u m 万维网组织 将w e b 服务定义为 w r e b 服务是由u r i u n i f o r mr e s o u r c ei n d i c a t i o n 标识的一个软件应用 其接口 和绑定可以通过x m l 文档定义 描述和发现 6 它使用基于x m l 的消息通过互 联网协议与其他软件之间交互 w 曲服务是一种基于标准的应用集成方式 它可 以将运行在通过i n t r a n e t e x t r a n e t 或i n t e r n e t 连接的分布式服务器上的应用集成在 一起 w 曲服务具有与生俱来的动态特性 它把一切都看作服务 这种服务可以 通过在网络上使用消息传递动态地被发现和组织 企业可以通过发布自己的w e b 服务来动态地出售它们的服务 也可以在几秒钟内自动搜索互联网上其他企业的 相关应用 并进行比较 看看哪个应用能最好地满足自己的需求 然后做出最佳 选择 集成到自己的计算机系统中 w 曲服务的诸多优点使我们相信 把w e b 服务加入到工作流管理系统中 必 然会极大提高工作流管理系统的性能 学术界和工业界对于集成w 曲服务到工作 流管理系统已经做了大量的研究 但是对于在工作流管理系统中如何选择最优的 服务 相关的学术研究却相对较少 所以本文的研究主要集中在优化工作流管理 系统中的服务选择问题 北京工业大学丁学硕士学位论文 研究现状和存在的问题 1 2 1 研究现状 工作流管理的研究之所以如此受人青睐 主要有两方面的原因 从技术角度 看 它集成了来自计算机科学和管理科学各个领域的原理 方法和技术 其中包 括数据库管理 异构分布计算 系统集成和业务重组等等 集成不同领域的概念 的确具有很大的挑战性 从应用角度看 工作流管理系统的可扩展 高性能 可 管理 可使用 安全性都存在着很大的市场需求 高性能的w m s 能大幅度地提 高企业的竞争能力 可获得相当可观的利润回报 因此 近年来这方面的学术研究十分活跃 特别是在北美和欧洲等地 相应 的研究机构纷纷成立 主要的研究项目有 e x o t i c s 7 i b ma l m a d e n 研究中心的项目 主要研究可扩展的分布式工作 流 事务通讯 移动计算 交替存储 混合工作流等 其大部分工作是 建立在己有产品f l o w m a r k l o t u sn o t e s m q s e r i e s 的基础上 m e t e o r s j 美国g e o r g i a 大学的研究项目 研制出的o r bw 0 r k 原型系统 将利用c o r b a 进行部件间的通讯 实现分布式工作流核心引擎的服务框 架 部分工作是以医疗保健为背景开展的 m o b i l e 9 德国e r l a n g e n 大学的研究项目力图建立组件方式构造的 w f m s 以满足系统的可扩展性 p a n t sr h e i t l 0 奥地利k l a g e n f u r t 大学的研究项目 他们的原型系统支持 i n t e m e t 幂1 高级事务的概念 其体系结构是基于w e b 技术 采用j a v a 实现 w i d e 1 1 欧洲的研究项目 由米兰的p o l i t e c h n i c s e m a 工作组 i n g 银 行 m a n r e s a 医院和t w e n t e 大学多方联合主持 力图把分布式 活动数据 库技术引入到工作流领域来 将在s e m a 产品f o r o 的基础上实现 目前 工作流管理领域的研究热点和趋势主要集中于 工作流过程建模 包括工作流过程模型和过程描述语言方面的研究 前 者是对业务流程的计算化描述 概括了实现流程所需的各种必要信息 如流程开始和结束条件 组成该过程的各个步骤 步骤间的信息传递规 则以及所需调用的应用工具等等 模型一般通过文本或图形化的过程描 述语言来表现 目前 已提出了许多具体的模型和描述语言i l 引 有待进 一步的统一 w f m c 在规范化方面起了很大的作用 此外 基于各种形 式化工具 对工作流模型性能进行分析和评价 也是建模过程中极为关 键的一环 基于w e b 的工作流 由于零安装 移动性好 易操作等优点得到了巨大 第1 章绪论 的发展 许多应用系统转移到基于w e b 构架上来 w f m s 也不例外 现 有的许多w f m s 也增加了对w e b 的支持i l 孓 但多局限于用w e b 来实现任 务项 w o r k l t e m 的处理 而在s e r v e r 端通过c g i 与工作流引擎通信这种体 系结构 c g i 程序的瓶颈 h t m l 不能表示结构化数据都使现有的w e b 使 能的系统效率不高 如何利用x m l 和j a v a 等技术来实现w e b 构架的 w f m s 是一个切需研究的课题 面向对象的w f m s o b j e c t o r i e n t e dw f m s 随着面向对象技术的成熟 与应用 许多学者开始研究如何利用面向对象的技术来推动工作流技术 的发展 主要包括两个领域 第一 如何利用o o 技术如名字服务 安全 控制技术来简化w f m s 的实现 提高w f m s 的性能和适应h a d 环境的能 力 如佐治亚大学的m e t e o r 产品则是其中的代表 它是一种基于 c o r b a 标准面向对象的w f m s 使用0 0 技术提高w f m s 的容错能力 第二 如何利用面向对象的分析方法来构建面向对象的流程定义 以提 高流程定义的可重用性 分布式工作流 工作流管理系统从支持单个工作组环境开始 现在逐步 提高到企业级的功能需求 这样 单个工作流程就要允许跨越广域网上 的多个服务器和客户端 通过并行计算 资源共享 分布操作使其可扩 展性 可管理性得以充分体现 然而 随之而来的是需考虑分布式系统 的安全性和互操作性 1 7 引 工作流互操作 互操作的研究主要包括两方面 工作流模型的互操作b o j 和工作流管理系统的互操作 1 9 微观层的模型互操作包括研究单个模型 内或多个模型间的活动可互操作性 以及如何检测 分析产生的冲突 并提供可行的解决方案 宏观层的系统互操作则包括系统内部协议定义 程序接口 数据共享的可互操作 以及工作流系统如何嵌入到其他业务 系统中或如何实现与其他异构系统的连接 工作流互操作是工作流管理 技术目前研究中的一大难点 工作流事务管理 事务管理是数据库技术中的一个重要概念 每个事务 具有a c i d 特性 即原子性 a t o m i c i t y 一致性 c o n s i s t e n c y 独立性 i s o l a t i o n 和持续性 d u r a b i l i t y 事务交易管理充分保证了数据操作 数 据存储 系统管理的正确性 可靠性和可管理性 目前高级事务模型己 在各个领域得以应用 但现有的工作流产品还不能显式的得以支持i z 安全工作流管理模型 研究如何在分布 异构的环境下实现对工作流系 统中所管理信息的安全控制 包括安全策略 访问控制 加密算法 审 计信息 备份策略等等方面 北京t 业大学t 学硕一l 学位论文 1 2 2 存在的问题 通过对考察传统的工作流模型以及现有的工作流产品的分析 我们可以看到 仅可对简单 静态的流程进行建模 而对复杂 动态的流程却很难适应 它们存 在明显的不足瞄1 静态约束柔性差 流程定义和执行两个阶段分离 模型往往要求用户在 流程执行前指定所有的流程信息 即流程的所有信息都是静态约束的 流程实例化后就一成不变的执行 缺乏适应动态变化的能力 比如动态 选择最适合自己的合作商等等 缺乏对事务的支持 企业级的应用对于数据的完整性的要求很高 由于 w e bs e r v i c e 分布性的特点 事务管理相对困难 因此 现存的基于w e b s e r v i c e 的工作流管理系统大多缺乏对事务的支持 缺乏对异构分布环境的支持 企业级的业务流程包括许多在地理上分布 的离散执行单元 它是一个分布式系统 而现有的工作流模型缺乏对流 程分布特点的支持 比如缺乏不同系统间的数据映射功能 流程模型缺乏可重用性机制 2 3 1 不能实现流程资源的共享 传统工作流 模型虽然也可以处理简单的子流程调用 但是不能随意组合多个流程 实现更复杂的流程递归定义 互操作性差 2 4 1 传统工作流模型主要针对企业内部流程进行建模 对跨 组织的工作流 2 5 的支持考虑很少 这样形成的工作流管理系统是一个信 息孤岛 它只能调用自己企业内部的应用 完成企业内部的任务 在 i n t e m e t 技术和开放式电子商务飞速发展的今天 显然是不合时宜的 1 3论文的主要内容 本文的主要从五个方面研究w e b 服务在工作流管理系统中的应用 用w 曲服务实现流程活动 处理异构环境的业务流程的集成问题 将流程发布为w r e b 服务 实现工作流资源的共享 用w r e b 服务实现跨组织的工作流 提高工作流管理系统的互操作性 实现工作流管理系统中业务流程的动态选择 提高工作流管理系统执行 的性能 增3 n c 作流管理系统中的事务处理能力 第1 章绪论 1 4论文的组织结构 全文的组织结构如下 第l 章 绪论 简要介绍了本文的研究目的 意义 主要的工作 和论文的章节安排 第2 章 工作流和w 曲s e r v i c e 技术概述 本章对与论文结合紧密的工作流管理和w 曲服务的相关技术进行了深入 全 面的探讨 为后面章节的设计和实现提供了详细的技术背景和支持 第3 章 基于w e bs e r v i c e 的工作流管理系统的分析与设计 本章对基于w e bs e r v i c e 的工作流管理系统进行了的总体设计 分析了将活动 表示为w e bs e r i v e 和将流程发布为w e bs e r v i c e 的方法 以及以w e bs e r v i c e 表示的 流程的交互方式 第4 章 业务流程的动态选择引擎 一 本章详细研究了业务流程的动态选择的问题 并提出了业务流程的动态选择 框架 对框架所涉及的内容做了详细的阐述 第5 章 工作流中事务管理机制的研究 本章详细研究了工作流管理系统中的事务管理机制 从工作流事务特点和分 类出发 提出了一个事务管理模型框架 第6 章 基于w e bs e r v i c e 的动态工作流管理系统的设计与实现 本章在前面几章讨论的基础上 提出了一个基于w e bs e r v i c e 的动态工作流管 理系统框架 对框架所涉及的各个部分进行了详细的设计 最后以一个具体的实 例结束 最后是总结和展望 对所做的工作和将做的工作进行了总结和展望 第2 章工作流和w e bs e r v i c e 技术概述 第2 章工作流和w e bs e r v i c e 技术概述 工作流是企业可用计算机实现管理的结构化或非结构化业务流程的计算机 模型 2 6 1 即企业业务流程的计算机实现 工作流管理系统是支持该实现的软件 系统 本章着重介绍构建基于w 曲服务的工作流管理系统所需要的一些技术要 点 w e bs e r v i c e 是一种革命性的分布式计算技术 w e bs e r v i c e 技术组件是一套 开放的规范 包括h t t p x m l s o a p w s d l u d d i 和w s f l 等 本章着重介绍 基于w e bs e r v i c e 的工作流管理系统所涉及的工作流和w e bs e r v i c e 卡n 关技术要 点 2 1工作流管理技术 2 1 1 工作流的定义 十几年来 许多学者尝试对工作流和工作流管理系统w f m s w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m 的定义给出一定的描述 但就像电子商务或智能代理 i n t e l l i g e n ta g e n t 等计算机技术一样 每个人有每个人对工作流和工作流管理的 理解 到目前为止对于工作流仍然没有一个完全统一的定义 我4 f y o 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 2 7 1 g i g ac r o u p 的定义 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1 2 引 i b ma l m a d e nr e s e a r c hc e n t e r f l o 定义 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 2 2 o a m i 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下作 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 北京工业大学工学硕士论文 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 2 9 1 w m ev a nd e r a a l s t f l j 定义 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 3 0 j 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 部相同 但是也达成了以下共识 工作流是企业业务流程的计算机实现 工作流 管理系统是支持该实现的软件系统 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f 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 根据我们对工作流的理解 给出以下定义 工作流是企业可用计算机实现管 理的结构化或非结构化业务流程的计算机模型 它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答理系统 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 相对于一般的工作流程 工作流系统具有以下的特点 每个流程有完整的计算机定义 包括显示或隐式的计算机定义 定义明 确描述了流程在计算机上执行所需的一切信息 流程完全由计算机管理 工作流是由计算机管理的企业业务流程 而不 是手工管理的业务流程 也不是部分步骤由计算机管理的业务流程 流程的流转完全自动化 任务及任务信息在流程参与人间完全自动流程 无需手工指派任务 工作流管理系统是支持工作流实现的计算机软件系统 是实现工作流定义 启动 调度 监控 分析的软件工具集 2 1 2 工作流的相关概念 工作流技术的相关概念可以用图2 一l 3 1 1 表示 s u b 一 图2 1工作流基础概念结构 f i g u r e2 1s t r u c t u r eo fw o r k f l o wc o n c e p t s 业务流程 b u s i n e s sp r o c e s s 在功能确定的组织结构中 能够实现业务目 标和策略的相互连接的过程和活动集 例如 投保过程 项目开发过程 等 过程定义 p r o c e s sd e f i n i t i o n 业务流程的形式化描述 用来支持系统建 模和运行过程的自动化 过程可分解为一系列子过程和活动 其定义主 要包括描述过程起始 终止的活动关系网络以及一些关于个体行为的信 息 如组织成员 与i t 相关的应用和数据等 活动 a c t i v i t y 实现过程逻辑步骤的工作任务的描述 一般分为手工操 作和自动处理两类 活动是过程执行中可被工作机调度的最小工作单元 要求有人或机器的参与 工作流参与者 w o r k f l o wp a r t i c i p a n t 可执行流程活动实例的资源 可分 为人员 组织 角色和机器资源四类 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 一种能定义 创建和管理工作流执行的系统 它可通过单个或多个工作机运行 并能 存储和解释过程定义 过程 活动实例 p r o c e s s a c t i v i t yi n s t a n c e s 实际运行中的一个过程或活 动 每个实例代表一个能独立控制执行 具有内部状态的线程 可被外 界通过标识进行存取 工作流引擎 w o r k f l o we n g i n e 为流程 活动实例的运行提供执行环境的 软件服务 提供按照流程定义来执行流程的功能 一个或多个工作流引 擎构成了一个工作流域 北京工业大学工学硕士论文 m 作跖 w o r ki t e m 可被工作流参与者执行的活动实例的表示 一个活 动实例通常产生一个或几个工作项 工作项通过赋予相关参与者的工作 列表而被参与者所感知 2 1 3 工作流管理系统的功能 从宏观上看 工作流管理系统可以表现为对以下三个功能块 3 2 的支持 系统建立时期 b u i l d t i m e 功能 即工作流过程及其组成活动的定义和建 模 这部分属于静态建模 系统运行时期 r u n t i m e 的控制功能 即在其运行环境中管理工作流过 程 并连续地处理组成一个过程的各活动 运行时期与用户 i t 应用程序 r 具 的交互 过程设计和定义 建立阶段 运行阶段 过程实例化和控制 与用户 应用程序 交互的工具 图2 2工作流管理系统特性 f i g u r e2 2c h a r a c t e r i s t i c so fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m 图2 2 所示为工作流管理系统的基本特性和上述三个主要功能之间的关系 从 图中可以看出业务流程要想在计算机上由w 下m s 管理而自动执行 必先建立其计 算模型 流程定义 它是可被计算机所理解的流程抽象表达模型 工作模型是 w f m s 系统的起点 也是w f m s 系统成败的关键 本文也将从工作流模型入手 介绍w e b 服务在工作流中的应用 第2 章工作流和w e b 州i c e 技术概述 2 1 4 工作流参考模型 目前工作流管理系统及声称具有工作流功能的产品不下百种 各种不同的系 统类型在所运行的环境 所应用的领域方血各有特点 但在需要多个领域交互的 复杂的环境下 一种w f m s 就很难满足复杂的业务流程中的所有环节的需要 这 就要求各种不同类型的w f l v l s 能够遵循一定的标准实现互连和互操作 以便它们 能够被纳入一个统一的框架中 在不同的位置与领域发挥它们各自的优势和作 用 正因如此w f m c 便于1 9 9 3 年8 月成立了 并于1 9 9 4 年1 1 月2 9 日发布了工作流 管理系统参考模型 w o r l i q o wr e f e r e n c em o d e l 1 3 3 3 4 1 如图2 3 工作流管理系统 的核心是工作流建模和工作流运行引擎 建立 碓聩崦域 运行孵过程实蜘 弛 拄赶功稽城 图2 3 工作流参考模型 f i g u r e 2 3 w o r l d l o wr e f e r e n c e m o d e l 2 1 4 1 工作流运行服务 碱毽p 在豫敢 蚌 奁 功轻域 工作流运行控制服务是一个由若干工作流引擎组成的软件服务 用于创建 管理和执行工作流实例 它为过程和活动实例提供运行环境 解释并使部分或整 个过程定义处于激活状态 通过接口与处理各活动所需的外部资源进行交互 其中 工作流引擎为工作流实例的执行提供运行环境 它包括以下一些典型 功能 解释过程定义 北京t 业大学工学硕十论文 控制过程实例 创建 激活 暂停 终止等 在过程活动之间 导航 包括串行或并行操作 最终期限调度 工作流 相关数据解释等 特定参与者的登录与注销 为用户鉴定工作项目 提供支持与用户交互的接口 维护工作流控制数据和相关数据 将工作流相关数据从应用程序或用户 端传送到其它应用程序或用户 支持调用外部应用和连接任何工作流相关数据的接口 监视活动 以实现控制 管理和核查 2 1 4 2 工作流过程定义及交换接口 此接口是位于建模与运行时刻的工作流管理软件之间的过程导入 导出的接 口 它既可以交换 个完整的过程定义 也可以交换一个子集 例如 一组变化 或一个特定活动的属性 目前 有很多可用来对业务流程进行分析 建模 描述和制作文档的工具 这些工具有的是作为工作流产品中的一部分 有的则是一个独立产品 在过程建 模中得到的过程定义 在运行时刻可以由运行服务中的工作流引擎进行解释 w f m c 专门为此接口提供了一个元模型 3 5 用它可以表示对象 对象间的关 系和过程定义中的属性 从而形成在产品之间交换这些信息的基本转换格式 在 工作流系统之间 或者工作流与过程定义产品之间进行a p i 调用 是访问工作过 程定义的一般方法 访问可以是只读 只写或读 写 可以是控制一组在元模型 中定义的标准对象 2 1 4 3 工作流客户应用程序接口 工作流管理软件要求有激活应用的能力 激活 可能要穿越所有的平台和 网络环境 因此要求能以共同的格式和编码传递应用程序或工作流相关数据 并 可转换为个别应用环境的格式 基于工作流运行控制服务标准接口的 激活 方 法很多 但都可以被 应用代理者 a p p l i c a t i o na g e n tr 概念所包含 通过一个标 准的a p i 集与工作流运行服务进行通信 接收应用数据 信号和响应活动事件等 应用工具和作为前端的应用代理者过程可以直接使用这些a p i s 与传统应用或其 它非工作流应用进行交互 被激活的应用可以是工作流引擎所在的本地机上 也可以是相同的平台上 或者是在一个分开的 可通过网络访问的平台上 过程定义中包含有足够的应用 第2 章工作流和w e bs e r v i c e 技术概述 类型和寻址信息 用于激活应用 该接口主要包括以下几个命令集 会话建立 活动管理功能 数据处理功能 2 1 4 4 工作流互操作接口 此接口支持在异构工作流系统之间传递信息和控制流 系统所必须具备的互 操作能力主要有两个方面 在一定范围内必须并能够对过程定义 或子集 做出共同的解释 支持在运行时刻交换各类控制信息 在不同的运行控制服务之间传递工 作流相关数据和 或 应用数据 w f m c 提出了多个互操作方案 它们既可以用于简单的任务传递 也可以用 于整个工作流应用的互操作 2 1 4 5 系统管理和监视接口 最后一个公共接口提供了标准化系统管理和监视功能 它独立地管理应用与 不同的工作流系统进行交互的接口 包括以下几个类型的操作 用户管理操作 角色管理操作 核查管理操作 资源控制操作 过程监控功能 过程状态功能 此接口使得多个工作流服务能够共享一定范围内的系统管理和监视功能 它 支持流程经某组织的工作任务的状态全视图 而与其所采用的系统无关 还有一 个用于实现管理功能的综合功能集 包括安全考虑 控制和审核等 2 2w e bs e r v i c e 技术 2 2 1w e bs e r v i c e s 的组成 w 曲服务是在现有的w e b 技术和设施之上 通过制定新的协议和标准 提出 新的技术来实现的 新提出的与w r e b 服务相关的主要协议和技术包括s o a p j 6 j s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议 w s d l p w e bs e r v i c e s d e s c r i p t i o nl a n g u a g e w e b 服务描述语言 u d d i u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n 统一描述 发现和集成 s o a p 用来定义数据描述和 远程访问的标准 w s d l 是发布和请求w 曲服务的描述语言 u d d i 贝u 把w 曲服务与 用户联系起来 起中介作用 当然 w 如服务的具体实现并不局限在这几种协议 和技术上 任何支持w e b 标准的系统都能支持w 曲服务 这些协议和技术的基本 层次结构如表2 1 所示 北京工业大学工学硕士论文 表2 1w e bs e r v i c e s 协议栈 t a b l e2 1w e bs e r v i c e sp r o t o c o ls t a c k 服务发布和发现 u d d i 服务描述w s d l x m l 消息s o a p 传输网络h t t p f t p 2 2 2w e bs e r v i c e 工作原理 w r e b 服务的一个基本概念就是 所有东西都是服务 这些服务发布一个a p i 集合供网络中的其他服务使用 并且封装了实现细节 w r e b 服务的体系结构是面 向服务的体系结构 是基于w 曲服务提供者 w 曲服务请求者 w e b 服务中介者 三个角色和发布 发现 绑定三个动作构建的 简单地说 w 曲服务提供者就是 w 曲服务的拥有者 它耐心等待为其他服务和用户提供自己已有的功能 w 曲服务 请求者就是w 曲服务功能的使用者 它利用s o a p 消息向w 曲服务提供者发送请 求以获得服务 w 曲服务中介者的作用是把一个w e b 服务请求者与合适的w 曲服 务提供者联系在一起 它充当管理者的角色 一般是u d d i 这三个角色是根据 逻辑关系划分的 在实际应用中 角色之间很可能有交叉 一个w 曲服务既可以 是w e b 服务提供者 也可以是w 曲服务请求者 或者二者兼而有之 图2 4 显示了 w 曲服务角色之间的关系 3 8 其中 发布 是为了让用户或其他服务知道某个 w 曲服务的存在和相关信息 发现 是为了找到合适的w e b 服务 绑定 则是 在提供者与请求者之间建立某种联系 第2 章 丁作流和w e bs e r v i c e 技术概述 图2 4w e b 服务的体系结构 f i g u r e2 4a r c h i t e c t u r eo fw e bs e r v i c e 实现一个完整的w 曲服务包括以下步骤 w e b 服务提供者设计实现w 曲服务 并将调试正确后的w e b 服务通过w e b 服务中介者发布 并在u d d i 注册中心注册 w e b 服务请求者向w e b 服务中介者请求特定的服务 中介者根据请求查 询u d d i 注册中心 为请求者寻找满足请求的服务 w 曲服务中介者向w 如服务请求者返回满足条件的w 曲服务描述信息 该 一描述信息用w s d l 写成 各种支持w 曲服务的机器都能阅读 利用从w 曲服务中介者返回的描述信息生成相应的s o a p 消息 发送给 w 曲服务提供者 以实现w 曲服务的调用 w e b 服务提供者按s o a p 消息执行相应的w 曲服务 并将服务结果返回给 w e b 服务请求者 2 2 3 业务流程描述语言b p e l 4 w s b p e l 4 w s 3 9 是一种使用w 曲服务定义和执行业务流程的语言 b p e l 4 w s 提 供了一种可将多个w 曲服务组合成新的业务流程的方法 b p e l 4 w s 基于x m l 和w e bs e r v i c e 构建 主要基于以下几个x m l 规范的 w s d l1 1 x m ls c h e m a1 0 4 0 4 1 和x p a t h l 0 w s d l 消息和x m ls c h e m a 类型定 义提供了b p e l 4 w s 流程所需要的所有数据模型 所有需要的外部资源和伙伴都 被描述为w s d l 服务 由于基于w e bs e r v i c e b p e l 4 w s 支持包括s o a p w s d l u d d i w e b 服务可靠性消息 w e b 服务寻址 w e b 服务协调以及w e b 服务 北京工业大学工学硕士论文 事务等w e bs e r v i c e 相关的技术 b p e l 4 w s 是基于两种早期工作流语言一一w e bs e r v i c e 流语言 w s f l 和 x l a n g 的集成