丁蒼峰

（延安大學計算中心陜西延安716000）

工作流從提出至今，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，取得一定的成果，但在實際應用中，應用的企業(yè)還是較少，應用的范圍窄，效果不理想[1]。這主要是目前與工作流管理系統(tǒng)的全面性、集成性有關，也與企業(yè)應用的狀況有關，最重要的原因是目前工作流產(chǎn)品功能齊全，結構龐大，系統(tǒng)復雜，標準化程度差，靈活性差，實現(xiàn)復雜，難于在不同系統(tǒng)之間進行交互，集成的效果不理想，不能很好地將SCM、CRM、ERP、和OA等具體業(yè)務流程處理系統(tǒng)緊密地聯(lián)系在一起[2]，多數(shù)產(chǎn)品的開發(fā)由于沒有清楚地理解用戶的需求，而不能滿足用戶的迫切需要，也不能靈活地集成到企業(yè)具體系統(tǒng)中。

為了克服當前工作流在應用中的不足，提出了一個基于整合MVC架構的輕量級工作流引擎，來進行系統(tǒng)的設計和應用。本文在設計引擎時主要考慮一個輕量級的核心，提供工作流管理系統(tǒng)所需要的基本功能，在此基礎上，利用組件靈活的可拔可插特性，根據(jù)需要來添加各種工作流組件進行擴展工作流管理系統(tǒng)的功能。

新西蘭Massey大學的Tagg等學者對工作流引擎的相信曾經(jīng)使用過”輕量級”[3]這一術語，但是側重點在于如何構造一個“瘦客戶端”。而本文的設計重點則是設計一個基于MVC架構的充分支持工作流技術的小型內(nèi)核，可以耦合到具體不同應用的MIS系統(tǒng)中，達到靈活應用的目的。

1 整合MVC的輕量級的引擎設計

miniFlow是基于整合MVC架構的Web環(huán)境系統(tǒng)，整個系統(tǒng)參照了J2EE架構，采用了Brower/ActionServlet控制器/BO業(yè)務邏輯層/Hibernate DAO層/DBMS數(shù)據(jù)庫服務層多層的框架結構。輕量級是設計miniFlow系統(tǒng)所一直圍繞的核心任務，為此，利用目前很流行的Struts2[4]、Hibernate[5]開源框架和Ajax[6]異步請求/響應技術來設計，主要采用了組件能拔能插的特性來容易地擴展工作流管理系統(tǒng)的其他功能。本文利用這些技術設計的miniFlow系統(tǒng)整體架構如圖1所示。

圖1清楚地描述了MVC架構基礎上的工作流管理系統(tǒng)和應用進行集成的多層模型，分為客戶端應用層、表示邏輯層、業(yè)務邏輯層，持久層和數(shù)據(jù)庫服務層。

1）數(shù)據(jù)庫服務層為工作流管理系統(tǒng)和業(yè)務系統(tǒng)通過持久層提供數(shù)據(jù)。

2）持久層用Hibernate進行數(shù)據(jù)庫的完全封裝，使軟件開發(fā)者真正對數(shù)據(jù)庫的操作是面向對象的操作，完全實現(xiàn)了面向對象的設計思想，并且在該層進行了對通用公共方法的封裝，使整個系統(tǒng)都可以調(diào)用該公共方法，在進行對方法封裝時，也設置了開關控制等操作，不僅提高了整個開發(fā)系統(tǒng)的效率，大大節(jié)約了項目的成本，也使系統(tǒng)開發(fā)的代碼易于維護和便于以后的升級。

圖1 miniFlow系統(tǒng)整體架構Fig.1Overall framework of miniFlow

3）業(yè)務邏輯層是由工作流管理和系統(tǒng)業(yè)務兩部分構成。工作流管理系統(tǒng)是由工作流引擎組成，其中引擎是通過引擎調(diào)度中心進行控制，該中心可以根據(jù)業(yè)務邏輯對工作流引擎進行調(diào)用所對應的組件，組件分別由轉發(fā)控制組建，任務指派組件，引擎調(diào)度規(guī)則組件等一些可以調(diào)度中心進行調(diào)度的組件，工作流引擎主要用來解釋工作流建模工具所定義的業(yè)務流程。

業(yè)務邏輯層主要是處理業(yè)務信息的組件，它與工作流管理系統(tǒng)的組件進行松散耦合而形成表現(xiàn)層的控制邏輯ActionServlet調(diào)用的中間層組件。

4）客戶應用層和表現(xiàn)邏輯層提供用戶客戶端界面，根據(jù)用戶的權限不同而顯示不同的信息，通過一系列的動態(tài)頁面表現(xiàn)，這些Web頁面由服務器JSP腳本創(chuàng)建，JSP腳本在Struts的ActionServlet控制器下通過WEB容器的ActionForm表單和業(yè)務邏輯層的工作流管理系統(tǒng)組件和系統(tǒng)業(yè)務組件進行交互，根據(jù)用戶調(diào)用相應的工作流執(zhí)行服務來執(zhí)行組件的調(diào)用。

1.1 引擎控制器

引擎控制器是工作流引擎在運行時的控制中心，圖2給出了引擎控制器的結構圖。

引擎控制器接受從Action控制器發(fā)送過來有關流程控制的請求（如業(yè)務初始化、獲取任務以及結束任務），然后根據(jù)不同的請求類型調(diào)用相應的組件或處理模塊與本次請求相關的操作并將結果返回，由于是在DBMS內(nèi)部實現(xiàn)工作流引擎的控制模型，因此有關請求的并發(fā)處理等問題完全可以交給數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來完成，也不需要諸如請求隊列等形式的數(shù)據(jù)結構。因此，可以將引擎控制器看成一個多線程的并發(fā)服務器，它可以對多個Action控制的外部請求提供并發(fā)服務。對外部請求的處理過程肯定會涉及到對內(nèi)部數(shù)據(jù)結構中有關數(shù)據(jù)的讀寫和更改操作，這些數(shù)據(jù)的完整性和互斥操作可以通過持久層Hibernate提供的各種加鎖機制來實現(xiàn)，從而實現(xiàn)了多個外部請求之間的獨立性。

圖2 引擎控制器的結構圖Fig.2Framework of engine controller

1.2 引擎流程定義管理和解析組件

1）流程定義管理miniFlow使用流程定制工具，通過Ajax和JSON語言描述，在客戶端進行業(yè)務流程定義的時候將該流程存在于JSON的對象數(shù)組類JSONArray的一個對象jsonArray中，然后通過Ajax的XMLHttpRequest一個對象類的send（“json=”+jsonArray.toJSPMString（））方法，將jsonArray從客戶端發(fā)送到服務器端。miniFlow的核心部分不涉及如何實現(xiàn)流程的定制，而是專注于將定制好的jsonArray數(shù)組字符串文件在服務器端讀入，存儲到數(shù)據(jù)庫中。采用這樣的解決方式，主要考慮到了系統(tǒng)的效率性能問題。在流程執(zhí)行階段，將會經(jīng)常需要對流程的定義讀取和解析，如果每次都直接讀取jsonArray文件，將會導致系統(tǒng)性能的瓶頸。而每次讀取jsonArray文件后，將會根據(jù)在客戶端存儲jsonArray文件的結構進行解析，獲取流程、活動的相應信息，這也會降低系統(tǒng)的效率。

miniFlow在第一實例化流程時，通用在服務器端獲取已經(jīng)定義好的jsonArray文件，然后通過引擎流程定義管理和解析組件提供的repository接口中提供的save（String source）方法讀取和解析文件，存儲相關數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中，以后每次對定義的應用直接讀取數(shù)據(jù)庫。

2）流程定義解析miniFlow的引擎用Ajax和JSON語言描述的流程定義文件jsonArray讀入，存儲到數(shù)據(jù)庫中，對于流程的定義信息，在設計工作流信息模型中設計了5個表來存儲，分別是節(jié)點定義表TB_WF_NODE_DEFINE、前續(xù)節(jié)點集表TB_WF_PRE_NODE_SET、后續(xù)節(jié)點集表TB_WF_NEXT_N ODE_SET、流程角色表TB_WF_ROLE和節(jié)點類型表TB_WF_NODE_TYPE。

1.3 引擎規(guī)則控制組件

上面的介紹我們知道，工作流引擎程序運行在業(yè)務邏輯層，位于表示邏輯層的Action控制器調(diào)用業(yè)務邏輯層的引擎控制器，引擎控制器調(diào)用引擎規(guī)則組件和轉發(fā)控制組件，通過檢索業(yè)務流程的定義，與各模塊業(yè)務表現(xiàn)邏輯層（客戶端應用層）數(shù)據(jù)交互，引導業(yè)務流程的走向。在上面的miniFlow的數(shù)據(jù)模型的信息模型中，給出的表結構中有這樣一個表NODE_TYPE，NODE_TYPE就是節(jié)點類型表，引擎規(guī)則控制組件就是根據(jù)節(jié)點的類型進行設計來流轉業(yè)務的。

1）引擎規(guī)則組件類分析在設計引擎規(guī)則組件時候，首先定義了一個引擎規(guī)則接口Rule。根據(jù)節(jié)點類型定義，為此在開發(fā)引擎規(guī)則組件時，為每一節(jié)點類型都定義了一個類，該類都實現(xiàn)引擎規(guī)則接口Rule，返回的結果為任務狀態(tài)，代碼如下。

public interface Rule

{

public String isRule（EngineParam engineParam）throws Exception;

}

2）引擎規(guī)則控制器由上述可知，根據(jù)節(jié)點類型設計引擎規(guī)則組件時，針對每個節(jié)點類型都設計了相應的類，引擎規(guī)則控制器就是根據(jù)實際傳入的節(jié)點類型，實例化相應的規(guī)則。由上述知識可清楚的得到引擎規(guī)則控制器Rule Ctr調(diào)用各個引擎規(guī)則類的圖，如圖3所示。

圖3 引擎規(guī)則控制器調(diào)用引擎規(guī)則結構圖Fig.3Engine rule controller calls engine rules structure

1.4 引擎轉發(fā)控制組件

在miniFlow架構的核心部分，流程轉發(fā)控制組件提供執(zhí)行機制和環(huán)境，流程可以按照定義執(zhí)行操作，也就是實現(xiàn)工作流的目標。一系列的節(jié)點操作構成一個流程，一個流程實例根據(jù)定義執(zhí)行相應的操作，完成相應的任務。多個實例可以共同使用同一個流程定義，也就是說，一個流程定義模板可以使用多個流程實例，可以同時實例化多個實例。

轉發(fā)控制組件采用動態(tài)實例化的方式，即流程開始的時候，只是實例化該流程的第一活動。第一個活動完成后，實例化后續(xù)活動。一是節(jié)省資源的開銷，二是允許動態(tài)修改流程。這個組件主要實現(xiàn)流程運行期間的轉發(fā)控制流向，包括流程啟動（即流程實例化），任務跳轉，任務終止等信息。

由上所知，工作流引擎控制中這些方法中又引用了接口FlowCtrl，該接口有executeFlow（）靜態(tài)方法，該FlowCtrl接口被FlowStartUp、FlowStep、FlowStop、GetFlowIdList、FlowCancel和FlowPause類型實現(xiàn)。由上述關系可以設計出工作流引擎轉發(fā)控制組件和上述方法以及類之間的關系圖，如圖4所示。

圖4 工作流引擎轉發(fā)控制組件結構圖Fig.4Workflow engine forward and control component framework

1.5 引擎權限控制組件

miniFlow權限控制組件是采用RBAC（Role-based Access Control Model）訪問控制模型實現(xiàn)的[7]，可以提供多層次的授權。角色為樹狀遞歸結構，功能也用樹狀遞歸結構實現(xiàn)，這樣可以實現(xiàn)較復雜的用戶權限管理。目前系統(tǒng)權限可以細分到專責一級，并且不同專責的權限可以由系統(tǒng)管理員靈活地、動態(tài)地分配。一方面保證了系統(tǒng)信息的保密性，系統(tǒng)的安全性，另一方面也增加了系統(tǒng)的靈活性和擴展性。

2 引擎可擴展組件

2.1 可視化流程定義工具

可視化流程定義工具獨立于架構的核心部分，只是提供給用戶可視化的操作界面，方便用戶流程的定義。本課題在設計工作流可視化定義工具的時候，不是用工作流聯(lián)盟所要求基于XML的流程定義語言XPDL，而是用JavaScript、Ajax和JSON等語言實現(xiàn)的定制流程的開發(fā)工具。它將用戶可視化設計的流程定義以JSON的對象數(shù)組JSONArray或JSON對象JSONObject形式存儲起來，該存儲的形式是字符形式的，通過Ajax中XMLHttpRequest對象的方法send（），把JSON的字符串發(fā)送到服務器端進行解析，存儲到數(shù)據(jù)庫。

我們提出用JavaScript、Ajax和JSON來實現(xiàn)流程定義的語言，簡化了流程定義中各種繁瑣的設定。流程定義工具可以提供靈活的流程定義功能，該流程定義工具達到了設計miniFlow輕量級的要求，具有重用性、可移植性高的特點，幾乎在所有的瀏覽器都可以實現(xiàn)流程定制的功能。

2.2 任務列表組件

這個組件包含標準的任務列表處理器和應用開發(fā)的任務列表處理器。其中標準的任務列表處理器包含了在標準規(guī)范定義中，用于工作流核心部分和參與流程執(zhí)行。miniFlow的任務組件與WFMC規(guī)范中Worklist的接口要求有所不同，在miniFlow的任務列表組件中設計了3個接口，3個接口分別實現(xiàn)待處理工作，已提交工作和已完成工作，這3個接口提供了與工作流管理系統(tǒng)的交互界面。其含義如下：

1）待處理工作：表示當前用戶要等待用戶處理的工作，其任務狀態(tài)為WAITING，等待用戶來處理。

2）已提交工作：表示當前用戶處理了等待用戶處理的工作，在用戶處理完后就表示已提交工作，其任務狀態(tài)為除WAITING外的其他狀態(tài)（RUNNING、CANCEL和SUSPENDED等）。

3）已完成工作：表示當前工作已經(jīng)處理完畢或由于別的原因取消工作的執(zhí)行，其任務狀態(tài)為COMPLETED或FAI LURE或CANCEL等。

應用開發(fā)的任務列表處理器就是上面的3個接口的工作列表處理器，則是根據(jù)具體的應用系統(tǒng)開發(fā)的，用于應用系統(tǒng)的具體業(yè)務和引擎之間的交互。

2.3 日志信息組件

工作流管理系統(tǒng)存儲流程的執(zhí)行日志記錄，在建立miniFlow架構的時候，顯示日志信息的組件并不屬于架構的核心部分。miniFlow通過增加一個獨立的顯示日志信息的組件來擴展架構。和傳統(tǒng)的工作流架構不一樣，這個組件并不是系統(tǒng)的一個組成部分，只是在應用需要的時候，把這部分功能集成。

每個應用系統(tǒng)，需要顯示的日志信息會各有各的特殊要求，miniFlow架構的核心部分不包含顯示日志信息功能，確保了架構的核心在輕量級別。這樣，顯示日志信息的功能可以靈活地集成也可以靈活地定制。

3 結論

本文介紹了基于MVC架構的輕量級工作流引擎，引擎的核心部分，提供了工作流最基本的功能，與核心的引擎規(guī)則和任務指派以及權限分配組件一起構成工作流的引擎。miniFlow基于MVC架構實現(xiàn)，還包括易于增加和裁減提供各種的工作流特性的擴展。采用該引擎系統(tǒng)可以進行二次開發(fā)的應用系統(tǒng)，提高企業(yè)運作的靈活性和適應性、為企業(yè)在激烈的市場競爭中贏得了更多的時間和機會，實踐證明該設計是切實可行的。

[1]伍慶林，王加.基于J2EE框架的工作流管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].計算機技術與發(fā)展，2008，18（4）：107-110.WU Qing-lin，WANG Jia.Design and implementation of J2EE framework based on workflow management system[J].ComputerTechnologyandDevelopment，2008，18（4）:107-110.

[2]牟軍，呂立．使用輕量級框架進行J2EE應用開發(fā)[J]．小型微型計算機系統(tǒng)，2006，27（6）：1149-1152.MU Jun，LV li.J2EE application development based on lightweight framework[J].Mini-micro Systems，2006，27（6）：1149-1152.

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