0 引言

　　企業(yè)通常通過實施“升級改造”完善其應(yīng)用系統(tǒng)功能來適應(yīng)信息技術(shù)的快速變革。傳統(tǒng)的SOA模型采用“需求+服務(wù)”的兩層結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)需求被劃分為一系列業(yè)務(wù)服務(wù)，服務(wù)定義一個與業(yè)務(wù)功能或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相關(guān)的接口并實現(xiàn)，屬于靜態(tài)模型，沒有能夠反映應(yīng)用系統(tǒng)動態(tài)的運(yùn)行時特征。這種開發(fā)方法從項目立項開發(fā)到部署實施耗時冗長，而且這種“傷筋動骨”的系統(tǒng)變更耗費大量資源，帶來企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不穩(wěn)定和不連續(xù)性，增加企業(yè)的運(yùn)營、管理和維護(hù)成本，難以解決業(yè)務(wù)升級與業(yè)務(wù)連續(xù)性之間的沖突。

　　工作流[1]是實現(xiàn)業(yè)務(wù)過程自動化的核心技術(shù)，主要實現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的建模、優(yōu)化、仿真、管理和集成并賦予業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)高度的靈活性，而工作流技術(shù)與面向服務(wù)的架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）[2]的結(jié)合可實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和流程邏輯的分離，通過對業(yè)務(wù)流程的分析和規(guī)范化定義實現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行時特征的動態(tài)描述，基于構(gòu)件[3]的業(yè)務(wù)單元亦可實現(xiàn)自動組裝，在實際應(yīng)用中具有重大意義。

1 業(yè)務(wù)模型

　　傳統(tǒng)的SOA模型采用“需求+服務(wù)”的兩層結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)需求被劃分為一系列業(yè)務(wù)服務(wù)，一個服務(wù)定義了一個與業(yè)務(wù)功能或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相關(guān)的接口，服務(wù)直接針對某一個需求定義并實現(xiàn)，屬于靜態(tài)模型，沒有反映應(yīng)用系統(tǒng)動態(tài)的運(yùn)行時特征。本文在傳統(tǒng)靜態(tài)模型基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化，提出一種新的包含語義流程的三層動態(tài)模型及其建模方法。在需求和服務(wù)中間加入對具體應(yīng)用實現(xiàn)的流程描述，并將服務(wù)細(xì)化為針對具體應(yīng)用的基本構(gòu)件和原子構(gòu)件，分別將其定義為概念模型、邏輯模型和物理模型，其對應(yīng)關(guān)系如表1所示。其中概念模型用來定義一個應(yīng)用的內(nèi)涵，描述該系統(tǒng)可以提供的全部價值，與需求對應(yīng)；物理模型定義具有完備性和獨立性的原子構(gòu)件，封裝為實施具體操作的提供相應(yīng)價值的服務(wù)；邏輯模型對應(yīng)語義流程，由不同的構(gòu)件序列或服務(wù)序列組合來完成具體需求，是概念模型到物理模型之間的關(guān)系映射。該方法通過建模平臺對應(yīng)用領(lǐng)域的概念、邏輯、物理三層建模，規(guī)范化表述流程描述，提取基本構(gòu)件及原子構(gòu)件，并由流程引擎[4]調(diào)用執(zhí)行。

　　其中原子構(gòu)件是業(yè)務(wù)功能實現(xiàn)不能再細(xì)分的最小單元，具有獨立性和完備性。獨立性強(qiáng)調(diào)原子構(gòu)件自身不可再分，也不能由其他原子構(gòu)件組合產(chǎn)生；完備性指出任何一個流程都可由不同的原子構(gòu)件組合而成。兩者通過業(yè)務(wù)流程聯(lián)系起來完成具體的業(yè)務(wù)功能，構(gòu)件模型的實現(xiàn)不依賴于具體的實現(xiàn)環(huán)境，只需提供接口機(jī)制即可使用，而且構(gòu)件是高度可擴(kuò)展的，而引入業(yè)務(wù)流程可以實現(xiàn)系統(tǒng)更加快速、靈活的開發(fā)，大大增加了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

　　基于動態(tài)模型的系統(tǒng)開發(fā)方法，本文提出了一種新的系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)，如圖1所示。

　　在該系統(tǒng)中，建模平臺采用“概念模型+邏輯模型+物理模型”的三層架構(gòu)建模方法[5]針對具體應(yīng)用領(lǐng)域建模，分別得出具體應(yīng)用的概念層次隸屬劃分、業(yè)務(wù)流程的指令化描述及底層功能實現(xiàn)的基本構(gòu)件和原子構(gòu)件，其中后兩部分分別作為流程引擎的輸入和基本業(yè)務(wù)庫及原子業(yè)務(wù)庫的輸入；界面平臺提供與用戶的交互，支持將用戶提交內(nèi)容轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)流程的指令化描述并反饋給流程引擎；引擎接收指令流程，從基本構(gòu)件庫或原子構(gòu)件庫調(diào)用基本構(gòu)件或原子構(gòu)件執(zhí)行，通過報文的方式與核心數(shù)據(jù)庫或其他業(yè)務(wù)接口完成數(shù)據(jù)交互。

　　該架構(gòu)具有SOA架構(gòu)的特征，符合工作流管理聯(lián)盟WfMC提出的工作流參考模型。業(yè)務(wù)流程作為流程引擎的輸入數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)改變時，通過引入新的流程數(shù)據(jù)并針對性地對基本構(gòu)件庫和原子構(gòu)件庫進(jìn)行維護(hù)擴(kuò)展，可實現(xiàn)新流程的快速部署。在該架構(gòu)中，流程引擎和建模平臺作為系統(tǒng)的運(yùn)行和建模工具，分別進(jìn)行詳細(xì)描述和設(shè)計實現(xiàn)。

3 流程引擎

　　流程引擎類似于一個CPU，指令化的業(yè)務(wù)流程相當(dāng)于CPU中執(zhí)行的程序，每一個業(yè)務(wù)都對應(yīng)著相應(yīng)的一個流程。對于發(fā)起的任何一個業(yè)務(wù)，流程引擎從應(yīng)用服務(wù)器中調(diào)出相對應(yīng)的業(yè)務(wù)流程驅(qū)動執(zhí)行[6]。流程是以構(gòu)件為步驟節(jié)點的業(yè)務(wù)行為序列；執(zhí)行一個業(yè)務(wù)流程時，流程引擎分析確定該流程執(zhí)行的步驟順序，并分析當(dāng)前的步驟節(jié)點，根據(jù)分析結(jié)果從構(gòu)件庫選出恰當(dāng)?shù)臉?gòu)件執(zhí)行。

　　流程引擎確定輸入流程的執(zhí)行順序，具有同CPU的程序控制器相似的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

　　流程引擎由流程計數(shù)器、流程隊列、構(gòu)件計數(shù)器（Counter）、構(gòu)件隊列（Queue）、構(gòu)件譯碼器等基本部件組成。流程隊列存儲流程的ID，流程ID由流程計數(shù)器確定，每一個流程ID對應(yīng)一個構(gòu)件計數(shù)器，構(gòu)件計數(shù)器則指向執(zhí)行系統(tǒng)操作的構(gòu)件隊列。當(dāng)流程引擎驅(qū)動一個流程執(zhí)行時，流程計數(shù)器指定流程ID，流程ID對應(yīng)到構(gòu)件計數(shù)器并由構(gòu)件計數(shù)器指針指定當(dāng)前構(gòu)件。該構(gòu)件完成譯碼后提交到服務(wù)總線，同時構(gòu)件計數(shù)器指針指向下一個將要執(zhí)行的操作（構(gòu)件）。針對流程引擎邏輯結(jié)構(gòu)，設(shè)計其基本物理結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　圖中所示的流程引擎實現(xiàn)主要包括一個主處理節(jié)點和若干從處理節(jié)點，并且由總線將各部分聯(lián)系起來?？偩€由一組上行線、一組下行線和一組狀態(tài)檢測線構(gòu)成；主處理節(jié)點對應(yīng)構(gòu)件計數(shù)器，獨占一組下行線，通過該總線向所有從處理節(jié)點發(fā)送通信消息；從處理節(jié)點對應(yīng)原子構(gòu)件或基本構(gòu)件，根據(jù)給定的特定輸入得到相應(yīng)的需求輸出，所有從處理節(jié)點共享一組上行線，通過狀態(tài)檢測線解決數(shù)據(jù)競爭沖突問題；其中所有節(jié)點通過統(tǒng)一節(jié)點接口（UNI）掛接在總線上。

4 建模平臺

　　建模平臺是一個依照本研究提出的動態(tài)模型來輔助支持應(yīng)用系統(tǒng)建模的軟件系統(tǒng)。建模平臺通過對系統(tǒng)的建模為整個系統(tǒng)提供需求分析、語義描述并確立對應(yīng)構(gòu)件集合，在建模平臺基礎(chǔ)上，系統(tǒng)只需實現(xiàn)原子構(gòu)件，而基本構(gòu)件和其他所有業(yè)務(wù)步驟均由邏輯模型映射為原子構(gòu)件的工作流程并由流程引擎調(diào)用執(zhí)行。建模平臺針對具體應(yīng)用領(lǐng)域的建模是整個系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，也是重要的組成部分。

　　4.1 實現(xiàn)工具

　　建模平臺使用MVC模式[7]設(shè)計，該模式很好地做到了解耦，使代碼和界面分離，數(shù)據(jù)庫操作與Servlet操作分開，這樣能夠方便開發(fā)和以后的維護(hù)。開發(fā)工具選用Myeclipse，客戶端選用IE瀏覽器，服務(wù)器端選用mysql數(shù)據(jù)庫和輕量級WEB應(yīng)用中間件Tomcat(Appach的一個免費、開放源碼的項目，它是支持JSP和Servlet技術(shù)的容器)。

　　4.2 概念建模

　　建模平臺將概念建模等價于建立一個動態(tài)樹形菜單dTree，由JSP頁面顯示。dTree通過層次分明的索引確立了概念的外延與內(nèi)涵以及相互之間的隸屬關(guān)系，直到分解為不可再分的業(yè)務(wù)用例場景，從自然語言出發(fā)一步步建立抽象化和形式化的概念模型。dTree的實現(xiàn)使用了JQuery AJAX，即異步JavaScript和XML技術(shù)。

　　$.ajax({

　　…

　　success: function(xml){

　　tree.add(nodeId,parentId,nodeName,hrefAddress,

　　"","","","",false);  …

　　document.write(tree)；

　　JQuery Ajax()方法[8]在不重載整個頁面的情況下，從后臺加載數(shù)據(jù)并在頁面顯示。Success()函數(shù)定義了由jsp頁面[9]調(diào)用JQuery請求servlet讀取XML數(shù)據(jù)對象，通過遍歷XML文件，獲得樹形菜單節(jié)點的屬性和文本數(shù)據(jù)，再循環(huán)添加到dTree的節(jié)點中，形成樹形菜單的概念模型。

　　4.3 邏輯建模

　　概念建模確立的動態(tài)樹形菜單中，葉子節(jié)點與某一業(yè)務(wù)文檔（邏輯）相對應(yīng)，邏輯建模通過為每一個業(yè)務(wù)步驟標(biāo)記屬性，并通過序號、前件集合、后件集合等對業(yè)務(wù)用例場景流程數(shù)據(jù)進(jìn)行確切表述，并以文檔形式保存管理。

　　邏輯建模參照流程引擎結(jié)構(gòu)完成了業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程指令的設(shè)計。業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)設(shè)計將流程數(shù)據(jù)通過序號(Number)、業(yè)務(wù)名（BusinessName）、構(gòu)件ID、屬性(Attribute)、類型（Type）、前件集合(FrontSet)、后件集合(NextSet)及數(shù)據(jù)(Data)完整描述了業(yè)務(wù)步驟的各方面信息。流程指令設(shè)計部分包括通用控制類指令和數(shù)據(jù)搬移類指令，分別舉例如下：

　　JMP Number;  //無條件調(diào)轉(zhuǎn)類指令；

　　意指將PC指針指向Number指定的構(gòu)件

　　DETZ Attriute Number;  //條件跳轉(zhuǎn)類指令；意指判斷

　　Attribute屬性，如為0，則PC調(diào)轉(zhuǎn)至Number

　　指定的構(gòu)件；否則順序向下執(zhí)行

　　MOV Number NextSet;  //數(shù)據(jù)搬移類指令；

　　意指將后件集合中內(nèi)容賦予Number

　　邏輯建模實現(xiàn)從用自然語言描述的業(yè)務(wù)流程到流程核心內(nèi)容的提取，并通過控制指令及數(shù)據(jù)搬移指令集合形成業(yè)務(wù)流程的完備描述，可通過流程引擎調(diào)用執(zhí)行。

　　4.4 物理建模

　　物理建模為每個具體應(yīng)用確立一個原子業(yè)務(wù)庫和一個基本業(yè)務(wù)庫。針對流程文檔中的每一個步驟節(jié)點確定其屬性分別納入原子業(yè)務(wù)庫或基本業(yè)務(wù)庫。構(gòu)件的提取、錄入通過JSP表單實現(xiàn)，表單通過編輯javascript函數(shù)控制步驟錄入，利用DAO[10]（數(shù)據(jù)訪問對象）模式實現(xiàn)與mysql數(shù)據(jù)庫的操作，分別通過executeUpdate()和executeQuery()執(zhí)行數(shù)據(jù)庫更新和查詢操作：

　　public int executeUpdate(String sql){}

　　public ResultSet executeQuery(String sql){}

　　所有的步驟節(jié)點全部標(biāo)記錄入完成，以表單的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中。在該結(jié)構(gòu)中，原子業(yè)務(wù)庫和基本業(yè)務(wù)庫支持更新和擴(kuò)展，構(gòu)件可由軟件或硬件實現(xiàn)，并且可以為不同的應(yīng)用領(lǐng)域建模，具有很高的靈活性。

　　本文使用建模平臺完成以卡銀行核心業(yè)務(wù)為例的建模，建模平臺概念建模實現(xiàn)卡銀行業(yè)務(wù)菜單界面如圖4，數(shù)據(jù)庫表中原子業(yè)務(wù)及基本業(yè)務(wù)表如圖5。

5 小結(jié)

　　本文充分結(jié)合了工作流及SOA思想的特征，以流程引擎和建模平臺為基礎(chǔ)，提出了基于動態(tài)模型的應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)，詳細(xì)描述了流程引擎部分并搭建了建模平臺。采用了“概念模型+邏輯模型+物理模型”的動態(tài)架構(gòu)建模方法，有一定的抽象但又利于理解，建立了分層結(jié)構(gòu)但又獨立于具體技術(shù)?；趧討B(tài)模型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)為業(yè)務(wù)流程再造提供了便利松弛的環(huán)境，結(jié)合流程引擎特別容易實現(xiàn)對新、舊業(yè)務(wù)的平滑過渡，成為業(yè)務(wù)持續(xù)性管理的理想架構(gòu)，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速開發(fā)和重構(gòu)，是一種具有重要實際意義的系統(tǒng)開發(fā)方法。

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