基于遷移策略的動(dòng)態(tài)工作流的研究與設(shè)計(jì)

譚巍巍　李先國(guó)

摘 要： 為了使工作流系統(tǒng)能夠在運(yùn)行過程中支持過程定義的動(dòng)態(tài)可變，探討工作流在過程方面發(fā)生動(dòng)態(tài)修改的分類，分析重啟、繼續(xù)執(zhí)行、遷移等多種動(dòng)態(tài)修改策略的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)研究了遷移策略的實(shí)現(xiàn)，提出了一種基于遷移策略的動(dòng)態(tài)工作流的設(shè)計(jì)方法。該方法首先加載數(shù)據(jù)表中的過程定義信息，并根據(jù)反射機(jī)制動(dòng)態(tài)創(chuàng)建相應(yīng)的工作流對(duì)象及其方法。然后設(shè)計(jì)了一種遷移策略執(zhí)行算法，根據(jù)遷移規(guī)則XML配置文件，動(dòng)態(tài)完成運(yùn)行時(shí)的舊工作流到新工作流的轉(zhuǎn)換，從而提高了工作流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。

關(guān)鍵字： 工作流； 動(dòng)態(tài)工作流； 修改策略； 狀態(tài)遷移策略

中圖分類號(hào)： TN964?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）06?0062?03

工作流的概念最早出現(xiàn)在生產(chǎn)組織和辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域，這是由于這些領(lǐng)域日常的工作流程都是具有固定的流程，為了提高工作效率提出了工作流的概念，它是將工作分解成分工明確的任務(wù)或角色，不同角色之間按照一定的規(guī)則和順序來執(zhí)行這些任務(wù)[1]，這樣就能夠達(dá)到提高工作效率、提高企業(yè)管理水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。早期的工作流管理系統(tǒng)是在軟件設(shè)計(jì)階段完成過程定義的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)執(zhí)行期間用戶只需按照步驟完成操作，然而，一旦工作流系統(tǒng)啟動(dòng)后，工作流的執(zhí)行過程就不會(huì)發(fā)生改變，只能根據(jù)事先定義的流程進(jìn)行，需要改變工作流程時(shí)就必須重新進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，造成資源浪費(fèi)。隨著科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，多數(shù)企業(yè)處于一個(gè)快速連續(xù)變化的環(huán)境中，他們的業(yè)務(wù)過程也在持續(xù)不斷的變化，企業(yè)希望他們的信息系統(tǒng)能夠快速地應(yīng)對(duì)這種動(dòng)態(tài)性變化，但是傳統(tǒng)工作流系統(tǒng)一旦啟用后不能再發(fā)生任何改變，僅僅依靠前期的一次靜態(tài)定義已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代企業(yè)的需求。動(dòng)態(tài)工作流的概念就是為了解決這一問題而提出的。

1 動(dòng)態(tài)工作流概述

一個(gè)發(fā)布并開始執(zhí)行的工作流系統(tǒng)包含特定的工作流程，流程對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)的工作過程。然而，這個(gè)現(xiàn)實(shí)過程會(huì)因?yàn)閷?shí)際情況發(fā)生改變，這時(shí)就需要對(duì)計(jì)算機(jī)中的工作流程進(jìn)行改變。這種能夠根據(jù)實(shí)際情況改變工作流程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就稱之為動(dòng)態(tài)工作流系統(tǒng)[2?4]。動(dòng)態(tài)工作流主要體現(xiàn)的是動(dòng)態(tài)修改，同時(shí)，修改發(fā)生時(shí)需要有一定的修改策略，下面是對(duì)修改的不同類型以及修改策略的分析。

1.1 動(dòng)態(tài)修改分類

工作流在運(yùn)行期間可能發(fā)生多種方面的動(dòng)態(tài)修改，本文主要從過程的動(dòng)態(tài)修改方面研究，常見的動(dòng)態(tài)修改有以下3種形式[5?6]：

（1） 任務(wù)的增加或刪除（如A、B兩個(gè)連續(xù)的任務(wù)之間增加新的任務(wù)C）；

（2） 任務(wù)被其他一些任務(wù)替換（如原有的任務(wù)A換為任務(wù)B）；

（3） 任務(wù)的執(zhí)行順序改變（如兩個(gè)任務(wù)的執(zhí)行順序顛倒、串行的任務(wù)變?yōu)椴⑿校?/p>

1.2 修改策略分析

當(dāng)過程定義變更發(fā)生時(shí)，它有可能影響運(yùn)行中的案例，工作流引擎需要對(duì)這一變化進(jìn)行快速響應(yīng)，工作流要完成從舊的過程定義到新的過程定義的修改策略，常見的修改策略有[7?9]：

（1） 重啟：丟棄運(yùn)行中的工作流實(shí)例，按照新過程定義重新啟動(dòng)一個(gè)工作流實(shí)例；但是這種策略由于要丟掉正在運(yùn)行的實(shí)例，會(huì)造成大量資源浪費(fèi)，這需要付出很大代價(jià)。

（2） 繼續(xù)執(zhí)行：正在運(yùn)行的實(shí)例不做任何處理，繼續(xù)執(zhí)行原有的流程，新啟動(dòng)的實(shí)例執(zhí)行新版本的實(shí)例；這種策略對(duì)于實(shí)際發(fā)生的變化不能快速響應(yīng)，缺少靈活性，也就缺少了動(dòng)態(tài)修改的意義。

（3） 遷移：將正在運(yùn)行的工作流實(shí)例按照某種規(guī)則轉(zhuǎn)換到新的過程定義中繼續(xù)執(zhí)行；這種策略能夠快速應(yīng)對(duì)實(shí)際發(fā)生的變化，使用這種策略最能體現(xiàn)動(dòng)態(tài)性，也是本文研究動(dòng)態(tài)工作流修改策略的重點(diǎn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工作流系統(tǒng)是通過人與計(jì)算機(jī)協(xié)同工作的管理系統(tǒng)，它輔助人來完成具有特定流程的工作，因此，本設(shè)計(jì)的工作流系統(tǒng)首要職責(zé)是它能夠幫助用戶定義的工作流程；還包含工作流過程定義的制定；指定過程定義的實(shí)施，用戶能夠使用制定后的工作流程；以及廢棄的工作流過程定義的刪除與備份。其次，它具有動(dòng)態(tài)性，現(xiàn)實(shí)的工作過程發(fā)生改變，管理員用戶可以通過管理員界面修改系統(tǒng)正在運(yùn)行的工作流模型，提交修改后的工作流，工作流系統(tǒng)將這個(gè)新工作流模型動(dòng)態(tài)實(shí)施新的工作流實(shí)例以及正在運(yùn)行中的實(shí)例中。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)工作流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，參考了工作流管理聯(lián)盟提供的參考模型，以.NET框架為基礎(chǔ)，采用3層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 表示層

表示層是用戶界面，分為2種：普通用戶界面和管理用戶界面。普通用戶界面是工作流程的顯示界面，主要面向的是普通用戶，普通用戶使用這個(gè)界面完成正常的工作流程；管理用戶界面是工作流系統(tǒng)的實(shí)例和過程定義的管理界面，是面向管理員用戶的，管理員通過這個(gè)界面來定制、實(shí)施、修改、刪除工作流過程定義，還能管理正在實(shí)施的工作流實(shí)例及查詢已經(jīng)完成的工作流實(shí)例。

2.3 業(yè)務(wù)邏輯層

該層主要包括工作流執(zhí)行服務(wù)以及基礎(chǔ)業(yè)務(wù)2個(gè)部分。工作流執(zhí)行服務(wù)部分完成工作流管理的功能；基礎(chǔ)業(yè)務(wù)部分完成輔助功能，下面是這兩層的具體設(shè)計(jì)。

（1） 工作流執(zhí)行服務(wù)。工作流執(zhí)行服務(wù)是用戶與工作流引擎之間的橋梁，它實(shí)現(xiàn)了用戶界面與工作流引擎的分離，它負(fù)責(zé)管理工作流實(shí)例和響應(yīng)用戶服務(wù)請(qǐng)求，是整個(gè)工作流管理系統(tǒng)的心臟，其主要功能如下：

① 與外部資源交互完成各項(xiàng)活動(dòng)，為用戶提供應(yīng)用接口，接收用戶的服務(wù)請(qǐng)求并做出響應(yīng)；

② 實(shí)例化工作流引擎，根據(jù)用戶的工作流服務(wù)申請(qǐng)查找工作流表，得到工作流關(guān)聯(lián)的類名，使用C#反射機(jī)制創(chuàng)建對(duì)象；

③ 管理運(yùn)行中的工作流實(shí)例，包括異常結(jié)束的工作流實(shí)例處理，結(jié)束后的工作流實(shí)例的資源釋放等。

（2） 基礎(chǔ)服務(wù)。基礎(chǔ)服務(wù)部分不是工作流管理系統(tǒng)的一部分，它是與實(shí)際工作的執(zhí)行相關(guān)聯(lián)的，包含實(shí)際工作中的應(yīng)用、配置文件與數(shù)據(jù)庫等，他們由工作流引擎調(diào)用完成工作流過程定義的所有任務(wù)。

2.4 數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層主要為系統(tǒng)提供與數(shù)據(jù)庫之間的鏈接和操作功能。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

工作流系統(tǒng)的過程定義數(shù)據(jù)是在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫主要包括工作流表、狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、用戶組表、用戶表、工作流歷史表、狀態(tài)歷史表等幾個(gè)表，表間關(guān)系如圖2所示。

3.2 工作流引擎設(shè)計(jì)

工作流引擎是工作流系統(tǒng)的核心，工作流程的執(zhí)行部分，它在正確的時(shí)間把正確的信息傳遞給正確的資源來執(zhí)行，提供完成案例所需的后勤支持功能。有以下幾個(gè)子模塊組成：

① 解析工作流：從數(shù)據(jù)庫中讀出引擎需要的狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換，操作權(quán)用戶等信息。

② 流程控制：控制工作流在正確的時(shí)間執(zhí)行正確的操作，實(shí)現(xiàn)工作流整個(gè)流程與過程定義一致性執(zhí)行，其主要包括工作流節(jié)點(diǎn)控制、轉(zhuǎn)移控制以及狀態(tài)控制。工作流實(shí)例在整個(gè)生命周期中會(huì)根據(jù)不同的資源情況，數(shù)據(jù)情況等工作在不同的狀態(tài)中，這些狀態(tài)控制工作流的執(zhí)行，這些狀態(tài)有：初始狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、掛起狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)、完成狀態(tài)[10]。

③ 信息記錄：記錄工作流運(yùn)行歷史，并將其寫入工作流歷史表和狀態(tài)歷史表。

④ 任務(wù)調(diào)度：基于反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)調(diào)用基礎(chǔ)業(yè)務(wù)中的方法完成流程任務(wù)。

用戶申請(qǐng)工作流的執(zhí)行過程如圖3所示。

3.3 工作流修改服務(wù)設(shè)計(jì)

工作流修改服務(wù)是工作流系統(tǒng)完成動(dòng)態(tài)修改的核心部分，響應(yīng)管理用戶在工作流動(dòng)態(tài)修改界面發(fā)來的工作流修改請(qǐng)求，將新的工作流過程定義數(shù)據(jù)加入到數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)在管理用戶的協(xié)同工作下完成遷移規(guī)則的設(shè)定，得到遷移規(guī)則，其中舊工作流的每一個(gè)狀態(tài)都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的新工作流中的狀態(tài)，可以一個(gè)對(duì)多個(gè)，但是不能多對(duì)一或多對(duì)多，規(guī)則以XML格式描述，描述如下：

調(diào)用工作流引擎中的流程控制掛起工作流實(shí)例，查看當(dāng)前工作流運(yùn)行所處的狀態(tài)，根據(jù)遷移規(guī)則得到遷移狀態(tài)ID（新過程定義對(duì)應(yīng)的狀態(tài)），調(diào)用解析模塊從數(shù)據(jù)庫中加載遷移狀態(tài)信息，流程控制將工作流設(shè)置為運(yùn)行，之后沿用新的過程定義完成工作流實(shí)例。動(dòng)態(tài)修改發(fā)生時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行過程如圖4所示。

4 結(jié) 語

本文研究的動(dòng)態(tài)工作流是以狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，通過管理員用戶與計(jì)算機(jī)協(xié)同完成遷移規(guī)則制定，使舊過程定義的狀態(tài)與新過程定義中的狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，能夠快速準(zhǔn)確地完成工作流實(shí)例從舊工作流到新工作流的轉(zhuǎn)換，極大地提高了工作流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。

參考文獻(xiàn)

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[10] 于可欣，齊璇.MINI工作流管理系統(tǒng)引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2005，27（5）：88?90.

2.4 數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層主要為系統(tǒng)提供與數(shù)據(jù)庫之間的鏈接和操作功能。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

工作流系統(tǒng)的過程定義數(shù)據(jù)是在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫主要包括工作流表、狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、用戶組表、用戶表、工作流歷史表、狀態(tài)歷史表等幾個(gè)表，表間關(guān)系如圖2所示。

3.2 工作流引擎設(shè)計(jì)

工作流引擎是工作流系統(tǒng)的核心，工作流程的執(zhí)行部分，它在正確的時(shí)間把正確的信息傳遞給正確的資源來執(zhí)行，提供完成案例所需的后勤支持功能。有以下幾個(gè)子模塊組成：

① 解析工作流：從數(shù)據(jù)庫中讀出引擎需要的狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換，操作權(quán)用戶等信息。

② 流程控制：控制工作流在正確的時(shí)間執(zhí)行正確的操作，實(shí)現(xiàn)工作流整個(gè)流程與過程定義一致性執(zhí)行，其主要包括工作流節(jié)點(diǎn)控制、轉(zhuǎn)移控制以及狀態(tài)控制。工作流實(shí)例在整個(gè)生命周期中會(huì)根據(jù)不同的資源情況，數(shù)據(jù)情況等工作在不同的狀態(tài)中，這些狀態(tài)控制工作流的執(zhí)行，這些狀態(tài)有：初始狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、掛起狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)、完成狀態(tài)[10]。

③ 信息記錄：記錄工作流運(yùn)行歷史，并將其寫入工作流歷史表和狀態(tài)歷史表。

④ 任務(wù)調(diào)度：基于反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)調(diào)用基礎(chǔ)業(yè)務(wù)中的方法完成流程任務(wù)。

用戶申請(qǐng)工作流的執(zhí)行過程如圖3所示。

3.3 工作流修改服務(wù)設(shè)計(jì)

工作流修改服務(wù)是工作流系統(tǒng)完成動(dòng)態(tài)修改的核心部分，響應(yīng)管理用戶在工作流動(dòng)態(tài)修改界面發(fā)來的工作流修改請(qǐng)求，將新的工作流過程定義數(shù)據(jù)加入到數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)在管理用戶的協(xié)同工作下完成遷移規(guī)則的設(shè)定，得到遷移規(guī)則，其中舊工作流的每一個(gè)狀態(tài)都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的新工作流中的狀態(tài)，可以一個(gè)對(duì)多個(gè)，但是不能多對(duì)一或多對(duì)多，規(guī)則以XML格式描述，描述如下：

調(diào)用工作流引擎中的流程控制掛起工作流實(shí)例，查看當(dāng)前工作流運(yùn)行所處的狀態(tài)，根據(jù)遷移規(guī)則得到遷移狀態(tài)ID（新過程定義對(duì)應(yīng)的狀態(tài)），調(diào)用解析模塊從數(shù)據(jù)庫中加載遷移狀態(tài)信息，流程控制將工作流設(shè)置為運(yùn)行，之后沿用新的過程定義完成工作流實(shí)例。動(dòng)態(tài)修改發(fā)生時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行過程如圖4所示。

4 結(jié) 語

本文研究的動(dòng)態(tài)工作流是以狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，通過管理員用戶與計(jì)算機(jī)協(xié)同完成遷移規(guī)則制定，使舊過程定義的狀態(tài)與新過程定義中的狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，能夠快速準(zhǔn)確地完成工作流實(shí)例從舊工作流到新工作流的轉(zhuǎn)換，極大地提高了工作流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。

參考文獻(xiàn)

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[10] 于可欣，齊璇.MINI工作流管理系統(tǒng)引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2005，27（5）：88?90.

2.4 數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層主要為系統(tǒng)提供與數(shù)據(jù)庫之間的鏈接和操作功能。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

工作流系統(tǒng)的過程定義數(shù)據(jù)是在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫主要包括工作流表、狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、用戶組表、用戶表、工作流歷史表、狀態(tài)歷史表等幾個(gè)表，表間關(guān)系如圖2所示。

3.2 工作流引擎設(shè)計(jì)

工作流引擎是工作流系統(tǒng)的核心，工作流程的執(zhí)行部分，它在正確的時(shí)間把正確的信息傳遞給正確的資源來執(zhí)行，提供完成案例所需的后勤支持功能。有以下幾個(gè)子模塊組成：

① 解析工作流：從數(shù)據(jù)庫中讀出引擎需要的狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換，操作權(quán)用戶等信息。

② 流程控制：控制工作流在正確的時(shí)間執(zhí)行正確的操作，實(shí)現(xiàn)工作流整個(gè)流程與過程定義一致性執(zhí)行，其主要包括工作流節(jié)點(diǎn)控制、轉(zhuǎn)移控制以及狀態(tài)控制。工作流實(shí)例在整個(gè)生命周期中會(huì)根據(jù)不同的資源情況，數(shù)據(jù)情況等工作在不同的狀態(tài)中，這些狀態(tài)控制工作流的執(zhí)行，這些狀態(tài)有：初始狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、掛起狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)、完成狀態(tài)[10]。

③ 信息記錄：記錄工作流運(yùn)行歷史，并將其寫入工作流歷史表和狀態(tài)歷史表。

④ 任務(wù)調(diào)度：基于反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)調(diào)用基礎(chǔ)業(yè)務(wù)中的方法完成流程任務(wù)。

用戶申請(qǐng)工作流的執(zhí)行過程如圖3所示。

3.3 工作流修改服務(wù)設(shè)計(jì)

工作流修改服務(wù)是工作流系統(tǒng)完成動(dòng)態(tài)修改的核心部分，響應(yīng)管理用戶在工作流動(dòng)態(tài)修改界面發(fā)來的工作流修改請(qǐng)求，將新的工作流過程定義數(shù)據(jù)加入到數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)在管理用戶的協(xié)同工作下完成遷移規(guī)則的設(shè)定，得到遷移規(guī)則，其中舊工作流的每一個(gè)狀態(tài)都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的新工作流中的狀態(tài)，可以一個(gè)對(duì)多個(gè)，但是不能多對(duì)一或多對(duì)多，規(guī)則以XML格式描述，描述如下：

調(diào)用工作流引擎中的流程控制掛起工作流實(shí)例，查看當(dāng)前工作流運(yùn)行所處的狀態(tài)，根據(jù)遷移規(guī)則得到遷移狀態(tài)ID（新過程定義對(duì)應(yīng)的狀態(tài)），調(diào)用解析模塊從數(shù)據(jù)庫中加載遷移狀態(tài)信息，流程控制將工作流設(shè)置為運(yùn)行，之后沿用新的過程定義完成工作流實(shí)例。動(dòng)態(tài)修改發(fā)生時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行過程如圖4所示。

4 結(jié) 語

本文研究的動(dòng)態(tài)工作流是以狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，通過管理員用戶與計(jì)算機(jī)協(xié)同完成遷移規(guī)則制定，使舊過程定義的狀態(tài)與新過程定義中的狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，能夠快速準(zhǔn)確地完成工作流實(shí)例從舊工作流到新工作流的轉(zhuǎn)換，極大地提高了工作流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。

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