摘  要： 工作流技術(shù)是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，但現(xiàn)有的工作流技術(shù)已不能滿足目前分布式異構(gòu)和松散耦合的企業(yè)信息資源需求。利用SOA技術(shù)，結(jié)合JBPM，提出了一種基于SOA和JBPM的工作流引擎模型，并對(duì)其流程控制與任務(wù)管理進(jìn)行了分析，最后，基于SOAP、WSDL協(xié)議和JPDL實(shí)現(xiàn)了此工作流引擎，證明了其有效性。
關(guān)鍵詞： 工作流引擎；SOA；JBPM；流程實(shí)例；模型

　工作流是全部或部分由計(jì)算機(jī)支持或自動(dòng)處理的業(yè)務(wù)過程，目的是為了提高效率、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)整體的生產(chǎn)管理水平和競爭力。但是現(xiàn)代企業(yè)信息資源已呈現(xiàn)出一種分布式異構(gòu)和松耦合的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的工作流已不能滿足其功能要求。
　面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)SOA[1]（Service-Oriented Architecture）技術(shù)將應(yīng)用程序的不同服務(wù)通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來，這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。因此，在傳統(tǒng)工作流當(dāng)中引入SOA技術(shù)，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，使工作流具有互操作性、強(qiáng)大的開放性及語言和平臺(tái)無關(guān)性，可以滿足跨平臺(tái)、跨組織、跨部門的分布式的企業(yè)應(yīng)用需求。
本文利用輕量級(jí)的開源工作流引擎JBPM（Java Business Process Management），結(jié)合SOA，提出了一種基于SOA和JBPM的工作流引擎模型，并對(duì)其流程控制與任務(wù)管理進(jìn)行了分析，最后，基于SOAP、WSDL協(xié)議和JPDL實(shí)現(xiàn)了此工作流引擎，證明了其有效性。
1 基于SOA和JBPM的工作流引擎模型
　基于SOA和JBPM的工作流引擎框架模型如圖1所示，該模型主要由3部分組成：服務(wù)提供者、服務(wù)請(qǐng)求者和服務(wù)代理。

　該模型的工作流程是：工作流引擎將流程定義工具產(chǎn)生XML格式的流程定義文件解析，產(chǎn)生流程實(shí)例。然后通過Web服務(wù)接口將這個(gè)流程實(shí)例反映的流程信息封裝成服務(wù)形式，發(fā)布于服務(wù)代理中，供服務(wù)請(qǐng)求者查找，服務(wù)請(qǐng)求者根據(jù)描述信息找到服務(wù)提供者并綁定服務(wù)提供者，隨后兩者間可以消息傳遞，工作流引擎根據(jù)與服務(wù)請(qǐng)求者的消息交互完成流程實(shí)例。
?。?）服務(wù)請(qǐng)求者：當(dāng)服務(wù)請(qǐng)求者需要某項(xiàng)服務(wù)時(shí)，先在服務(wù)代理中查找相關(guān)的服務(wù)描述信息，然后它與服務(wù)提供者提供的服務(wù)進(jìn)行綁定，并且與服務(wù)提供者信息交換實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)任務(wù)。
?。?）服務(wù)代理：存儲(chǔ)服務(wù)提供者發(fā)布服務(wù)的服務(wù)描述，服務(wù)消費(fèi)者向服務(wù)代理查詢它所需要的服務(wù)，并根據(jù)描述與服務(wù)提供者綁定。當(dāng)所請(qǐng)求的服務(wù)是服務(wù)代理時(shí)，服務(wù)代理也經(jīng)常充當(dāng)服務(wù)提供者的角色。
?。?）服務(wù)提供者：提供工作流引擎的功能，把工作流引擎提供的服務(wù)相關(guān)描述信息WSDL發(fā)布于服務(wù)代理中，供服務(wù)請(qǐng)求者查詢綁定。由于本模型中主要是對(duì)工作流引擎功能封裝成服務(wù)，所以本模型的服務(wù)提供者即是工作流引擎模塊。
　此工作流引擎模塊主要包括JBPM工作流引擎和Web服務(wù)接口。Web服務(wù)接口主要是將工作流引擎發(fā)布為服務(wù)以和服務(wù)請(qǐng)求者交互，最終使得整個(gè)流程可被封裝為Web服務(wù)并完成服務(wù)請(qǐng)求者的需求。
上述模型中的3種角色之間的交互是通過以下3種基本操作來實(shí)現(xiàn)的。
?。?）發(fā)布服務(wù)：服務(wù)提供者向服務(wù)代理發(fā)布他們的服務(wù)。其發(fā)布的信息包括服務(wù)的接口定義、服務(wù)提供者所處的位置以及其他可能用到的支持信息和文檔。
?。?）查找服務(wù)：服務(wù)請(qǐng)求者向服務(wù)代理查找他們需要的服務(wù)。
?。?）綁定服務(wù)：服務(wù)消費(fèi)者與服務(wù)提供者提供的具體服務(wù)進(jìn)行綁定，這個(gè)綁定的過程主要是用戶的身份驗(yàn)證和服務(wù)確認(rèn)。
　在上述的服務(wù)操作中，服務(wù)的發(fā)布或查找是通過WSDL協(xié)議實(shí)現(xiàn)，該協(xié)議主要描述Web服務(wù)提供的功能、訪問該服務(wù)的數(shù)據(jù)格式與協(xié)議要求以及該服務(wù)如何定位等內(nèi)容。服務(wù)提供者與服務(wù)請(qǐng)求者間的綁定是通過SOAP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，SOAP是一種輕量的、簡單的、基于XML的協(xié)議，它被設(shè)計(jì)成在Web上交換結(jié)構(gòu)化的和固化的信息。而工作流引擎的流程定義是遵循JPDL協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，在JPDL中提供了任務(wù)（tasks）、待處理狀態(tài)（wait states）、計(jì)時(shí)器（timers）、自動(dòng)處理（automated actions）、事件（event）等術(shù)語，并通過圖形化的流程定義，很直觀地描述業(yè)務(wù)流程。
2 工作流引擎的流程控制與任務(wù)管理
2.1 流程調(diào)度控制
　工作流的最顯著的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了流程的自動(dòng)控制。在工作流引擎中的表現(xiàn)是工作流引擎把流程定義文件解析、實(shí)例，生成流程實(shí)例也就是一套對(duì)象，而這套對(duì)象的結(jié)構(gòu)則反映了流程的結(jié)構(gòu)。當(dāng)流程實(shí)例創(chuàng)建完成并進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，流程實(shí)例的運(yùn)行全部依靠工作流引擎的控制。
　在JBPM中，一個(gè)運(yùn)行標(biāo)記token代表一個(gè)流程實(shí)例中的一次執(zhí)行，它是運(yùn)行時(shí)的概念，用來維護(hù)流程設(shè)計(jì)圖中節(jié)點(diǎn)的指針。token需要一個(gè)信號(hào)（signal）來讓流程向前執(zhí)行。當(dāng)接收到一個(gè)signal，token會(huì)通過路徑（弧transition）離開當(dāng)前所在的結(jié)點(diǎn)到達(dá)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。若token已經(jīng)在Start-State節(jié)點(diǎn)，那么就可以開始往前推進(jìn)，從而促使流程實(shí)例往前運(yùn)行。對(duì)于外部操作，觸發(fā)流程實(shí)例往下運(yùn)行的操作有兩個(gè)：
?。?）強(qiáng)制執(zhí)行ProcessInstance的signal操作。
　（2）執(zhí)行TaskInstance的end操作。
　如圖2所示，這兩個(gè)操作主要是調(diào)用內(nèi)部的token.signal方法來實(shí)現(xiàn)流程實(shí)例的推進(jìn)。
token.signal（）方法的一些內(nèi)部操作如圖3所示。即：確定轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)、確定轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)的上下文對(duì)象、離開本節(jié)點(diǎn)、獲取轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)的上下文對(duì)象、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)。當(dāng)執(zhí)行完本節(jié)點(diǎn)流程會(huì)循環(huán)進(jìn)入token.signal（）方法，直至完成流程實(shí)例。

　初始態(tài)指任務(wù)實(shí)例被創(chuàng)建成功的狀態(tài)，當(dāng)執(zhí)行任務(wù)的條件滿足后就進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)，任務(wù)實(shí)例在運(yùn)行態(tài)時(shí)，如果由于某些依賴性或者約束性的限制，如必須等待某些任務(wù)實(shí)例的執(zhí)行，必須等到它所需要的資源都滿足時(shí)才能繼續(xù)運(yùn)行，那么該任務(wù)實(shí)例就進(jìn)入到掛起狀態(tài)，直到依賴或者約束性的限制得到滿足時(shí)，任務(wù)實(shí)例重新進(jìn)入運(yùn)行態(tài)，任務(wù)實(shí)例的運(yùn)行由于某些原因可能執(zhí)行失敗，任務(wù)實(shí)例進(jìn)人到終止態(tài)，當(dāng)任務(wù)成功執(zhí)行后進(jìn)入到完成態(tài)，任務(wù)的執(zhí)行結(jié)束。
　任務(wù)實(shí)例的一個(gè)作用就是支持用戶交互，把數(shù)據(jù)顯示給用戶并從用戶那里收集數(shù)據(jù)。任務(wù)實(shí)例需要從服務(wù)請(qǐng)求者輸入數(shù)據(jù)，然后工作流引擎對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理操作，最后把信息再通過服務(wù)消息傳遞到服務(wù)請(qǐng)求者顯示給用戶。JBPM工作流引擎支持對(duì)任務(wù)實(shí)例分配處理器進(jìn)行擴(kuò)展開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定數(shù)據(jù)的特定處理操作，同時(shí)其支持對(duì)任務(wù)實(shí)例分配給用戶、候選者或泳道。
3 基于SOAP、WSDL協(xié)議和JPDL工作流引擎的實(shí)現(xiàn)
　本文以數(shù)字檔案歸檔流程為例，對(duì)圖1所示的模型進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。
?。?）SOAP
　在服務(wù)提供者與服務(wù)請(qǐng)求者之間的消息交換是通過SOAP協(xié)議進(jìn)行的。SOAP是一種輕量的、簡單的、基于XML的協(xié)議，它被設(shè)計(jì)成在Web上交換結(jié)構(gòu)化的和固化的信息。SOAP協(xié)議可以與現(xiàn)存的許多因特網(wǎng)協(xié)議和格式結(jié)合使用，包括超文本傳輸協(xié)議（HTTP），簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP），多用途網(wǎng)際郵件擴(kuò)充協(xié)議（MIME），它還支持從消息系統(tǒng)到遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）等大量的應(yīng)用程序。同樣，SOAP中消息頭和消息體的機(jī)構(gòu)確?；A(chǔ)架構(gòu)消息和服務(wù)應(yīng)用消息的完整性。
下面是SOAP協(xié)議部分代碼：
<soap：Envelope xmlns：soap="http：//www.w3.org/2001/12/soap-envelope"
soap：encodingStyle="http：//www.w3.org/2001/12/
soap-encoding">
<soap：Bodyxmlns：m="http：//localhost：8080/
FilearchivingProcess">
<m：GetArchiveTable>
</m：GetArchiveTable>
…
</soap：Body>
</soap：Envelope>
（2）WSDL
　WSDL是Web服務(wù)描述語言，主要描述Web服務(wù)提供的功能、訪問該服務(wù)的數(shù)據(jù)格式與協(xié)議要求以及該服務(wù)如何定位等內(nèi)容。服務(wù)提供者把自己的服務(wù)轉(zhuǎn)換成XML格式的描述語言發(fā)布于服務(wù)代理中。當(dāng)服務(wù)請(qǐng)求者在服務(wù)代理中查找到需要的服務(wù)的WSDL時(shí)，服務(wù)請(qǐng)求者解析其內(nèi)容，同時(shí)確定服務(wù)提供者的位置、協(xié)議、需求的數(shù)據(jù)格式、方法信息，最后生成符合的SOAP文件并發(fā)送給服務(wù)提供者，此時(shí)兩者實(shí)現(xiàn)連接。
　下面是歸檔流程的WSDL部分代碼：<wsdl：message name="archiveTable">
<wsdl：part element="tns：archiveTable"name="
parameters">
</wsdl：part>
</wsdl：message>
<wsdl：portType name="FilearchivingProcess">
<wsdl：operation name="submit">
<wsdl：input message="tns：archiveTable"
name="archiveTable">
</wsdl：input>
<wsdl：output message="tns：archiveResponse"name="archiveResponse">
</wsdl：output>
</wsdl：operation>
</wsdl：portType>
<wsdl：service name="FilearchivingProcessImplService">
<wsdl：port binding="tns：
FilearchivingProcessImplServiceSoapBinding"
name="FilearchivingProcessImplPort">
<soap：address location="http：//localhost：8080/
FilearchivingProcess"/>
</wsdl：port>
</wsdl：service>
　（3）JPDL
　JPDL其實(shí)是一套XML語言，這套語言有特定的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表不同的流程定義規(guī)則。通過XML對(duì)流程進(jìn)行描述，JBPM去解析這套XML語言，然后把得到的信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。
　下面是歸檔流程的JPDL部分代碼，主要是開始狀態(tài)填寫歸檔表，指定管理員，并且有提交動(dòng)作，同時(shí)JBPM需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
<start-state name="填寫歸檔表">？
<task name="填寫歸檔表">
<assignment
class="com.archive.assign.ApplicantHandler">
</assignment>？
</task>？
<transition to="主管審批"name="主管審批">
<action name="Submit"
class="com.archive.action.SubmitHandler">
</action>
</transition>？
</start-state>
…
　對(duì)于傳統(tǒng)工作流已不能滿足分布式異構(gòu)和松散耦合的企業(yè)信息資源的要求，本文在傳統(tǒng)的工作流技術(shù)基礎(chǔ)上，利用SOA技術(shù)，結(jié)合JBPM，提出了一種基于SOA和JBPM的工作流引擎模型。本文目前主要研究的是模型的構(gòu)造與工作流引擎的流程管理與任務(wù)控制方面，今后主要工作將是對(duì)服務(wù)并發(fā)數(shù)的控制與均衡進(jìn)一步完善。
參考文獻(xiàn)
[1] 毛新生.SOA原理·方法·實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.
[2] 胡奇.JBPM4工作流應(yīng)用開發(fā)指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.
[3] 蔡孝武，韓永國，藍(lán)科.一種輕量級(jí)工作流引擎的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程，2010，36（20）：30-33.
[4] 朱永華，張倩，吳俊杰.基于操作的輕量級(jí)工作流模型的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2012，33（1）：153-157.
[5] Guo Xiaofeng， Shen Jianjing， Wu Shanming. On Workflow Engine Based on Service-Oriented Architecture[C].2008International Symposium on Information Science and Engieering， Shanghai， 2008.
[6] Wang Huijiao， Huang Tinglei， Chen Zhifen. Research and Design of the Workflow Engine based on Web Services[C].Intelligent Computing and Integrated Systems， Guilin，2010.
[7] Yu Jie， Yu Zhang. The Research and application of Web-Application Based Workflow Engine[C]. 2011Communication Software and Networks， 2011.
[8] HEINIS， THOMAS. Design and evaluation of an autonomic workflow engine[C]. Autonomic Computing， Seattle， WA.2005.
[9] Liu Peng. Research on workflow patterns based on JBPMand JPDL[C]. Computational Intelligence and IndustrialApplication， 2008.
[10] Liu Guanjun， Jiang Changjun， Zhou Mengchu. Interactive Pe-tri Nets[J]. Systems， Man， and Cybernetics： Systems，2013（43）：291-302.
[11] KIM K P. BPM-supported social networks discover-y and analysis techniques[C]. Kyonggi Univ.Advanced Communication Technology （ICACT），2013.
[12] DU Y，TAN W， ZHOU M C. Timed compatibility analysis of web servicecomposition： a modular approach based on petri nets[J]. Automation Science and Engineering， 2013:1-13.