第5章 工作流管理系统

第5章 工作流管理系统 内容提要1、 工作流的概念2、 工作流模式3、 工作流建模4、 工作流管理系统5、 迁移工作流第1节 工作流的概念 1 定义国际工作流管理联盟（Workflow Management Coalition ）定义：工作流是①业务过程的全部或部分自动化，②在此过程中，文档、信息或者任务按照一定的过程规则流转，③实现组织成员间的协调工作以期达到业务的整体目标。

例：基本特征：分布式处理，多行为主体协同，同步或异步操作 2 分类a 、按照业务流程的特征分类①办公型工作流 结构化流程，步骤和规则是事先定义的，流程可重复和可预测。

（Administrative ） -----例如公文流转、项目审批②即席（Ad Hoc ） 重复性不强或没有重复，有关参数事先无法确定，可能发生意外型工作流 -----例如会议发言流程③交互型工作流 主要由参与者交互执行，可能包括循环流和反向流。

-----例如实时协同编辑、协同设计④生产型工作流 大规模和复杂异构的执行环境，包含各类任务、人员和组织。

(Production) -----例如ERP 、CIMS 、电子商务、协同产品商务、信贷和保险b 、按照文档载体支撑技术的分类✓ 邮件型工作流：基于电子邮件传递，松散耦合模式，适用于办公和即席型工作流 特点：文档实际流转✓ 数据库型工作流：紧耦合模式，过程执行=数据库访问和处理。

适用于生产型工作流 特点：数据存储于中央数据库共享，按权限分块操作—加锁 c 、按照流程驱动方式的分类✓ 数据驱动型工作流系统：数据驱动任务，任务完成产生新数据，新数据传递启动后继任务。

流程结构化程度高，相对固定发文流程✓事件驱动型工作流系统：事件驱动任务，任务完成产生新事件，新事件传递启动后继任务。

流程灵活3 工作流概念实体及关系基本特征：自顶向下，有严格的工作流模式、层次结构和操作步骤工作流执行由工作流管理引擎负责第2 节工作流模式一基本控制模式5种：顺序、并行分叉、同步、排它选择、简单合并1、条件/无条件顺序（Sequence）✓描述: 在同一流程中，一个任务只有在另一任务完成后才能被激活。

✓同义词：顺序路由,串行路由。

✓例：购物流程中，任务“发送账单”只能在任务“发送货物”之后执行。

2、并行分叉（Parallel Split/ AND-Split）✓描述：单进程分成可并行执行的多进程，并行进程可以同时执行或以任何顺序执行，但必须都执行。

✓ 同义词 与分支，并行路由，与分叉。

✓ 例 购物流程中，任务“付款”的执行，使得任务“商品配送”和“通知客户”可以并行执行。

✓ 实现方法a) 显式“与”分叉：工作流引擎提供路由选择节点。

b) 隐式“与”分叉：工作流引擎不提供路由选择结构，每个转移都有相关的转移条件，所有相关条件为真。

3、同步（Synchronization/AND-join ）✓ 描述 并行进程汇聚成一个单进程，同步（等待）多个前驱进程的输出。

如果只有任务A 执行完毕，同步器将不作处理，而是等待任务B 终止。

✓ 同义词 与结合，结合，同步。

✓ 例 “保险索赔”在“核定条款”和“估算实际损伤”后才能计算。

✓ 实现方法a) 工作流引擎提供显式同步结构。

同步器具有多个入口，只有一个出口。

b) 通过对多入口的任务定义特殊的开始条件实现同步。

4、排他选择（Exclusive Choice ）✓ 描述 基于数据或判定，从多个分支路径中只选定一个路径。

✓ 同义词 异或分叉，条件路径，开关，决议。

✓ 例 任务“计算赔偿金”的后继是任务“支付赔偿金”和“联系顾客”中的任一个。

✓ 实现方法a) 工作流引擎提供显式结构实现。

b) 流程设计者选择转移条件。

5、简单合并（Simple Merge ）✓ 描述 可选分支聚合而不同步，“合并”在任一输入为真时触发。

✓ 同义词 异或连接,，异步连接，合并。

✓ 例 任务“存档索赔”在任务“支付赔偿金”和“联系顾客”任一完成之后使能。

二 高级分支和同步模式5种：多路选择、多路合并、路径鉴别、M 并N 、同步连接。

1、多重选择（✓ 描述 基于数据或判定，选择一个或多个分支。

✓ 同义词 条件路径，选择，或分叉。

✓ 例任务evaluate_damage 之后执行任务contact_fire_department 或contact_insurance_company ，至少其中之一被执行，也可能两者都被执行。

2、多路合并（Multiple Merge ）✓ 描述 并行分支无同步合并。

合并对于每条流入的分支都响应一次(即，图中D 将被实例化两次)。

（比较：简单合并中前件为可选分支）。

✓ 例 并行任务audit_application 及process_application 都后接任务close_case 。

3、路径鉴别器（Discriminator ）✓ 描述 无同步合并，合并仅响应一个前驱任务从任务D 被激活之时起，等待所有剩余流入分支的完成并“忽略”它们。

一旦所有的流入分支都完成，鉴别器使自己复位，以便再次触发。

✓ 例 论文评审。

如果第一个评价为负，提示作者不必等待第二个评价。

✓ 实现方法 采用取消任务模式。

只要路径鉴别器后接任务的第一个实例被创建, 仍未完成的分支任务可取消。

Task D 执行后:i 如果B 未完成，则撤消B ii 如果C 未完成，则撤消C● AND 表示前件为并行分支，合并对前件逐一响应4、M 中选N 合并（N-out-of-M Join ）✓ 描述 从M 个流入线程中同步N 个线程，合并响应多个前驱任务M 条并行路径聚合到一点，只要其中N 条路径完成则激活后续任务，所有其它剩余路径的完成都被忽略。

所有流入分支都被触发后，该合并使自己复位，以便可被再次触发。

（类似路径鉴别器）✓ 同义词 部分合并，鉴别器，定制合并。

✓ 例 一篇论文送给三个审阅者。

收到两个评审后继续处理论文，第三个评审将被忽略。

5、同步连接（Synchronizing Join ）● 不规定前驱事件之间的逻辑关系，A 、B 可为并行流或可选流✓ 描述 同时具有同步并发流及合并可选流的功能。

多条路径聚合成一个线程，若多于一条路径触发，则活动线程需同步。

若仅有一条路径触发，则可选分支收敛，无需同步。

✓ 问题 如何决定何时同步，何时合并。

同步可选流可能导致死锁，合并并发流可能导致OR －join 结构的直接后继任务的多重执行。

✓ 实现方法a) 工作流引擎实现。

若一个同步合并后接一个OR-split ，该 OR-split 可触发多于一条流出转移，不必等到运行时方知同步是否应该发生。

b) 若工作流引擎未实现本模式，则通常的作法是避免明显地使用可能触发多条流出转移的OR-split ，而代之以一个AND-splits 和XOR-splits 的联合。

三 结构化模式2种：任意循环、隐含终止1、任意循环（Arbitrary Cycles ）✓ 描述 在流程中，一个或多个任务可被重复执行，允许多入口多出口。

✓ 同义词 循环（loop ）, 叠代(iterate), 周期（cycle ）。

✓ 实现方法任意循环可通过辅助变量或节点复制转换成结构化循环（单入口、单出口）。

2、隐式终止(Implicit Termination)✓描述流程中无活动任务，且无其它任务可被激活 (流程并非死锁)。

✓问题大多数工作流系统当流程到达一个显性的Final节点时终止流程，任何当前正在运行的任务在流程终止时都将被取消，这可能干扰最终用户。

某些工作流引擎在子流程无任务时隐式结束子流程。

✓实现方法将模型转换成仅有一个终止节点的等价模型。

注：一个包含多实例及隐性终止的模型很难转换成显性终止的模型。

四多实例调用模式4种：设计时已知数目、数目在运行的某刻才能确定、数目无法确知、多实例要求同步。

1、设计时已知实例数目✓描述一个任务被激活多次，实例的个数在设计时已知。

✓例危险材料的申请单要求三次不同的审批。

✓实现方法一个简单的方法是在模型中复制该任务，使用并行执行模式。

2、运行时才知实例数目✓描述给定任务的实例数在指定情形下是一变量，在运行期的某个阶段才已知。

✓例论文评审流程中，任务review_paper被实例化几次取决于论文的内容、受托人的可用性,以及作者的信任度。

✓实现方法a)若存在可能的最大实例数，则用XOR-split选择可能出现的实例数，并触发相应的AND-split。

每一可能出现的实例数对应一个带基数的AND-split。

●实例数≤3的解：XOR分别选择1、2或3个实例缺点：模型变得庞大且复杂。

b)工作流引擎提供一个特殊结构，实例化给定数量的实例。

例如MQSeries/Workflow 中的Bundle 。

使用Bundle结构的解c)利用叠代串行地激活任务的实例。

假设A 后接B 的n个实例，再后接 C：每一个B 的实例后接一个XOR-split，用来确定需要另一B 的实例或者执行C 。

3、无预知实例数目✓描述任务实例化的WHILE循环实例数设计时不知，并且实例被创建之前的任何阶段都无法预知。

✓例100台计算机的订单，供货商数目未知，每一供货商交付的计算机数量未知，因之，交付的总数事先未知。

每次交货后，比较已交付的总数和需求数量来确定是否还有下次交易。

✓实现方法a)利用循环和并行分叉结构，需要工作流引擎支持多实例。

b)创建子流程（subprocess 或subflow ），从主流程中分离且并行执行。

例如， VisualWorkflow 支持Release 结构、I-Flow 支持Chained Process Node.。

c) 若工作流支持孵化子流程, 则可调用子流程——作为流程中任务的一部分。

运行时已知实例数的多实例模式，期望的路径行为通过使其有序执行支持。

4、要求同步的多实例✓ 描述 一个任务的所有实例都完成后才能启动另一任务。

✓ 例预订旅行时，若行程涉及多个航班，则任务book_flight 被执行多次。

只有所有预订完成， 发票才能送往客户。

✓ 实现方法a) 若实例数 (或最大实例数) 设计时已知，那么通过复制任务及使用基本的同步模式可实现多实例的同步。

b) 若工作流语言支持多实例与除非所有任务完成不终止流程的分解， 那么将流程中包含循环生成多实例的子流程放入分解块中，只有任务的所有实例完成后，才能继续执行块。

c) MQSeries/Workflow 的 Bundle 结构可用于同步运行时实例数已知的所有实例。

d) 采用外部触发器，只有任务的每一实例都完成，然后才发送事件。

主流程中应有另一任务等待发送的事件，此任务只有在收到每一实例的所有事件后才能完成。

五 基于状态的模式3种：延期选择、交叉并行路由 、里程碑。