业务过程虚拟机.doc

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1、过程虚拟机（Process Virtual Machine）引言（Introduction）有许多描述业务过程管理（BPM）、工作流（workflow）或任务自动化编排（orchestration）的语言，为简洁，统称其为工作流（workflow）。工作流涉及两方面的内容：业务过程模型及其软件实现。目前，工作流技术的最大问题是无法正确处理这些技术的双重性质。本文旨在正确地定位此类问题。过程虚拟机不是定义一种流程语言，而是要澄清某些流程语言可能更好地适用一定的场合，而其他流程语言却适用另外的场合,因此，多种流程语言可以共存。过程虚拟机将定义一种可在所有基于图的执行语言间共享的公共模型，以及流程结

2、构对应软件组件的实现策略，以便支持多种流程语言，也将更清晰地阐明流程技术如何正确地与软件开发项目（software development projects）融为一体。组件技术（Component technology）分划流程语言的原因在于存在诸多可采用工作流技术的环境和特性，截至目前，主要聚焦于构建“最好的”流程语言，尚无在某些方面彼此相互融合或其他趋势。因此，过程虚拟机的新思路就是在不同的环境选用更适合的流程语言。尽管每一开发者了解基于关系数据库的关系模型，工作流却缺乏这样的概念模型。过程虚拟机将通过为流程结构定义组件模型填补这一空白，因此，完整的流程语言将在过程虚拟机之上定义为一组流程

3、结构的实现，理解过程虚拟机的开发人员将更好地选择或把握目前更适用的流程引擎；此外，期盼过程虚拟机成为下一代所有流程引擎的基石。越来越多的软件开发由多种语言混合编程，正如采用通用的编程语言（如Java）可更好地描述领域模型或绑定框架到领域语言的“粘合代码（gluecode）”，但是，远离通用编程语言的变化正在发生，并影响到软件开发具体方向相关的许多框架，其典型代表为带有支撑包的框架和领域描述语言（DSL）的出现，这些框架和语言以更自然及易用的方法描述软件开发的特定部分。例如,流程引擎和流程语言，规则引擎和规则语言，对象关系映射框架和映射元数据，基于语法的解析器，反向控制（IoC）容器和对象关联语

4、言，Web框架及其描述导航的配置文件等。当前所见的多数领域描述语言是基于图执行语言的，而过程虚拟机通过降低维护、设计及实现代价，而被视为基于图的业务描述语言的代表和所有这些语言的公用基础。嵌入式工作流（Embeddable workflow）仅有少数流程自动化项目被认为应用了流程语言，“无代码”是业务过程管理套件倡导的唯一目标，此类项目中所有的东西必须创建为流程模型。我们认为业务过程管理、工作流或任务自动编排（orchestration）可以改善软件开发的某些方面，而软件开发项目通常综合了许多方面，仅有部分可建模为流程。基于此点，工作流技术是更适用的技术，一如当前的应用结果。因为目前的流程引擎

5、不够嵌入化，其概念也有些模糊，而开发人员仍旧为其项目开发“本土化”的流程引擎。嵌入式工作流意即流程引擎可轻易地与目前的软件开发项目集成，这是相对于传统的单一BPM服务器（方法）而言的。通常的软件开发，存在向应用领域描述语言（DSL）发展的显明趋势，嵌入式工作流切实符合这种趋势：流程语言变为开发人员可在项目中使用的另一种语言。工作流是原有老式平面编程方式的补充。开发人员应该自由选择最适合其工作性质的语言。下属诸方面是实现嵌入式流程引擎的关键问题： 持久化(Persistence)：流程引擎本身与实际持久化技术解耦。首先，持久化本身应是可选的，如果需要，不同的持久化技术，例如JPA、Java串行化

6、或XML等是可拔插的。如果采用关系数据库作为持久化实现，开发人员应可选择流程引擎数据库表与应用数据库表部署在一起或分离，亦或部署在不同的数据库中,后者或使整体应用更易于管理。 服务（Services）：引擎可能用到的服务是可拔插的，诸如计时器或异步消息服务，因此不同的环境可选用不同的实现，诸如标准Java（Standard Java）和企业Java环境（Enterprise Java）。 事务处理（Transactions）：如果流程引擎与应用基于同样的数据库连接，无需全局或分布式事务处理，并可以减少（应用的）复杂性，同理适用于对象关系映射，例如Hibernate。 支撑包(Libraries

7、)：区别与传统的单一引擎的部署方式，在客户端应用中仅部署引擎支撑包通常更符合实际需求。 易测试性（Testability）：可执行的流程属于软件范畴，因此应采用与应用系统同样的测试方法。可通过不同的测试方案来测试流程的运转，当然，应与客户端应用基础结构的支撑部分集成在一起。 绑定（Binding）: 应能简单地实现流程逻辑与软件项目支撑部分的绑定。如同在流程模型部分所见，一个可执行的流程通常是图形化流程与技术细节相结合的产物，截止目前，流程工具的重点在于图形化流程编辑。但软件工程常包含许多语言，诸如Java语言、流程语言及脚本语言，因此期望流程工具开始侧重于在同一软件项目（project）中可

8、为不同的人机开发环境提供一致的表示方法甚至更多，例如重构中重命名一个Java类时不仅可以代换Java类，还可以更新流程定义文件。范围（Scope）上文中已经解释了过程虚拟机可作为基于图的执行语言的公共基础，可被过程虚拟机利用的此类语言有三个主要特征： 以图表来描述流程，以便于相关各方之间的沟通。 流程表示某类“执行流”（execution flow）。 基于流程引擎的视野，流程隐性包含“等待”状态，并可“长时运行”（long running）。满足这些条件的任何软件开发部分都可构建在过程虚拟机之上，并非仅限于已知的工作流或业务过程管理（BPM），例如并非无意义的pageflow-一种描述web

9、应用页面间导航的语言。基本概念（Basics）此节描述过程虚拟机的基本原理，其后，将涉及实际流程语言所需特征的一系列扩展描述。流程是一执行流的图形化描述。例如，费用记录的过程就是一个流程，可部署到流程引擎中。一支流程可执行多次，例如，我上周一的费用由上述的费用记录流程处理，另一流程样例见下图：图1:保险申请流程示例流程的基本结构由“节点（nodes）”和转移（transitions ）组成。转移有方向，因此，流程构成一个有向图。节点也可包含一组嵌套的节点，图2给出节点和转移的UML类图。图2：节点、转移及其行为的UML类图流程中每一节点有一段Java代码与其行为关联，与节点关联的Java代码接

10、口如图3所示：public interface Executable void execute(Execution execution) throws Exception;图3：定义节点行为的可执行接口现在，让我们来分析运行期的数据结构，一个流程执行（实例）是一个指向流程图运转路径当前位置的指针，如图4所示。图4：流程图运行路径当前位置指针创建一给定流程的新实例时，一起始节点将指向流程的开始节点，然后，流程实例（execution）等待一外部触发器，执行（execution）的方法及类结构如图5所示。图5：执行的UML类图外部触发器可在执行的方法proceed(String transitio

11、nName)中给定，此类触发器与有限状态机的“信号（signal）”操作非常相似。该执行知道如何解析“流程图”（process graph）。通过调用proceed方法，该执行将引发指定（或缺省）的转移，并抵达转移指向的节点，随即执行将更新其节点指针并响应相应的节点行为（动作）。节点的“行为动作“经“执行”获取作为传入参数的当前流程状态，在扩展部分的详细描述中，将举例说明变量或外部服务是如何通过执行作用的。此外，节点的行为动作通过执行过程获取控制权，意即可执行的实现表现为等待（wait）状态、继续执行(continue execution)，创建并发执行(create concurrent e

12、xecutions)或执行相关的信息(update any information)等。来看节点行为动作实现的两个例子：任务节点（A task node）任务管理与流程密切相关的原因是由于软件系统中人工任务常被转换为“等待”状态，流程可采用下述方法轻易地将软件操作与人工任务结合在一起。T首先，需要流程执行引擎之外的任务资源库-保存人工任务的地方，通过此组件操作人员可浏览自己的任务列表并完成它们。其次，可设想如下任务节点的行为动作，一需（在proceed方法中）设置外部触发器，以便流程开始执行并抵达任务节点，节点的行为动作实现将在任务列表组件中为指定的操作者创建一新的任务，任务中也包含对“执行”

13、的引用；然后，节点的行为动作无延伸执行，意味着proceed方法调用返回时将指向相应的执行。public class TaskNode implements Executable String taskName; public void execute(Execution execution) / find the responsible person for this new task User assignedUser = calculateUser(taskName, execution); / crete the task Task task = new Task(taskName,

14、assignedUser, execution); / add the task to the repository TaskRepository taskRepository = execution.getContext().getTaskRepository(); taskRepository.addTask(task); 图6：节点实现的伪代码属性taskName标明流程定义文件中是如何描述配置信息的-应注入行为对象。于是，系统在等待用户完成任务期间可持久化执行信息，一段时间后，当用户完成任务时，任务管理组件将利用引用的执行（execution）提供触发器（trigger），此由proc

15、eed方法完成，然后执行恢复，离开该任务节点并继续执行。邮件节点（An email node）邮件节点不同于任务节点，它是自动执行的。邮件被发送后，执行应当立即转向关联的离开转移，该过程由EmailNode在其行为动作之后调用proceed方法完成，如图7所示。public class EmailNode implements Executable String recipient; String subject; String text; public void execute(Execution execution) / send the email sendEmail(recipient

16、, subject, text, execution); / propagate the execution execution.proceed(); 图7：email节点为代码实现类似与任务节点，在流程定义文件中定义接收者、主题及正文等属性。流程引擎将注入这些属性的值，可以是运行期间表达式的计算结果或采用映射实现。现在，我们来讨论提出之基本模型的主要特点。图形化表示（Graphical representation）过程虚拟机的基本概念揭示了图形化流程是如何被执行的，流程由节点和转移组成，且在图形化描述中二者之间直接关联（direct relation），此外，节点类的行为属性定义执行期间的

17、编程逻辑。过程虚拟机的图形化结构概念，囊括了几乎所有的流程语言结构，乃至高级结构，诸如：UML的超级状态可直接映射为嵌套节点（如图2所示），不过，流程语言可用新元素（或概念）扩展其基本结构，诸如计时器、数据流或条件等。等待状态（Wait states）在任务节点的例子中已见到节点可表示等待状态，当执行到达一节点时，不调用execution.proceed()方法,而是有外部客户端调用原有的proceed方法并返回，意即执行当前处于等待状态，典型示例为等待外部触发器，或持久化执行信息的良机。通过等待状态，流程可以表示贯穿软件运行的执行流（诸如一个事务中），以及流程引擎必须等待一外部触发器时的等待

18、状态，也称之为长时运行流程（long running processes）。同步执行（Synchronous execution）当客户端调用proceed方法时，在线程中开始解析及运转流程。典型过程如发生转移并执行目标节点，在调用目标节点的行为动作时，将其自身作为参数传递；再次执行时，通过调用proceed方法依次向前传递节点的行为（动作）。请注意，这些仍是在客户端的线程中进行的，同理，等待原有proceed方法调用并返回。换言之，其执行过程通常在客户端的线程中进行解析。当那个过程不再继续时，嵌套的proceed方法调用启动，因为该proceed方法应是相关行为方法的最后操作，该procee

19、d方法将被锁定直到一等待状态为止。缺省行为是同步执行，由于限制了事务的数量，从而达到改善性能的目的。然而，在到达一等待状态前，有许多自动化任务要完成，可以考虑异步执行方式。解析（Interpretation）主要的过程解析由行为实现托管，执行的唯一职责就是依据转移抵达其目标节点，随之更新节点指针，如此，执行的节点指针将常指向当前状态。这一点很重要，因为这意味着引擎行为（the bulk of behavior）是可拔插的，图解析的本质是基于组件模型完成的的，余者取决于流程结构实现，这就是在同一框架下构建多种语言的可行性所在。另一种描述节点实现职责的方法为：首先，可采用Java 完成任意类型的业

20、务逻辑，如发送邮件、创建任务、调用Web服务等，完成这些工作，该实现需要访问流程相关的上下文信息，诸如：流程变量、来自环境的服务、注入成员变量的配置信息等。然后，节点实现可传送流程执行的控制流，基本形式为等待状态和通过一离开转移延续到达执行。然而，在更多情况下，节点实现会重组运行期已完成运转的数据结构或其他。扩展概念（Extensions）前面几节叙述了过程虚拟机的基本操作，下面几节将描述对基本模型的扩展部分，阐明如何构建基于过程虚拟机的高级特性。变量（Variables）流程变量可包含单一执行过程相关的上下文信息，例如，在提薪流程中，期望值及原因可为流程变量。流程变量可通过一组流程执行相关的

21、（键，值）对加入到基本的过程虚拟机中。流程或节点可有变量声明，某些流程语言要求变量声明而另一些则非，此即为何键-值对要动态的原因，如同Java语言中的HashMap，变量声明可在运行期间初始化、清除或校验某些变量的可用性。由于组件编程模型由Java实现，因此流程变量应为POJO，流程语言如BPEL仅存储XSD或XML类片段，此时，流程语言本身负责将这些数据类型转换为POJO。持久化是可选的，所以通常情况下，流程变量可以存储任意POJO对象，仅当流程执行被存储时，才将POJO转换为所需的存储格式。在并发路径一节将引入“执行树”，也以之为流程变量定义一正常范围。动作（Actions）动作是一至关重

22、要的概念，在开发人员使流程可执行时分析人员得以自主建立模型。动作是流程图中不可见的编程逻辑片段，例如当离开某节点时，完成一定的数据库更新操作，或者，发生转移时删除某些文件。动作也被描述为流程事件的监听器。上文中展示的“可执行接口”可用于引用动作。流程事件是指向动作定义的指针。最常见的事件是“进入节点”、“离开节点”及“发生转移”。作为实现细节，曾提及可用API的触发方法来增强执行类。如此，客户端、动作和节点行为实现都可以触发事件。尽管动作（Action）在流程的图中不可见，为说明问题仍表明了动作与（流程）图的相关性，如图8所示。图8：最常用的时间但是，采用流程元素和简单事件类型串的组合体来标识

23、一个事件更便于应用，如此，可定义更多的事件类型，用户也可以自定义事件类型。事件也可以传播。通过嵌套节点可构建层次结构的流程。若流程语言实现如同UML超状态的结构，嵌套节点的事件可传入闭合的超状态，该传播可递归进行直至流程定义本身。超状态或流程可监听内部触发的某些类型的所有事件，例如，调用该超状态中发生的所有转移的动作。并发路径（Concurrent paths of execution）流程图中，一条执行路径可以仅指向一单一位置，某些情况下，流程中的某些部分可以并行，例如，流程中的运输和单证，此时，一完整的流程运转过程需记录多条路径的状态；为此，执行可扩展为父子结构。一给定流程新的执行作为主路

24、径，创建并发执行路径，才可创建子执行，如在分叉路径（亦即与分支）处子执行运转而父执行休眠。几个分叉和汇聚结构可由节点的行为（动作）实现，分叉可触发每一离开转移的一个新执行，可选方案为增加执行条件以防止创建某些并发执行。请注意，流程的并发大多数情况下不要求多线程实现。假如某一时刻不涉及任何动作，且分叉路径之后的所有节点处于等待状态，如图9所示，此时，数据库事务应包含休眠的父执行，并增加两个新的子执行，表示各自的等待状态。图9：（执行的）并发路径单个事务的更新无需在在两个独立的线程中进行，事实上，这些线程不得不进行同步，因为它们在同一数据库事务中运转。主要区别在于聚合行为。举两个聚合的例子来展示任

25、何类型的聚合都可以实现， 过程虚拟机自身不包含确定的并发流程，而代之以，不同形式的并发采用与其他流程结构同样的实现方式。只要离开分支（fork）的所有路径抵达同一聚合节点，没有其它路径可抵达此聚合节点，利用执行的层次结构可实现简单的聚合：当某一执行抵达以聚合节点时，首先置进入执行的状态为非活动（或休眠），然后检查有无剩余的兄弟（siblings）活动路径，若无，则父执行复活（恢复活动），指向分支（fork）节点，经缺省离开转移继续执行过程。另一种方法是统计已抵达分支（fork）的执行数量，若等于到达的转移数，则创建新的执行，指向分支（fork）节点，由缺省离开转移继续执行过程。此时，触发分支（

26、fork）节点后，需清理完成的执行树的非活动执行（inactive executions ）。此类聚合实现可处理非结构化的分支（fork）及聚合（join）组合体。留待读者去找出与前文中所述聚合行为的不同之处。最重要的一点是不同类型的分支（fork）和聚合（join）行为可基于过程虚拟机来实现。流程组合（Process composition）流程合成意即流程中的节点可以引用另一流程。当执行到该节点时，将等待，直到所引用的流程执行完成。图10：流程组合可以通过创建并发执行路径以改变执行树的层次关系将此功能加入到过程虚拟机中。当当执行到该流程节点时，创建引用流程的子执行即可，如图10所示。子执行

27、完成时需校验父执行是否可用，若可用，则从该抵达的流程节点由缺省离开转移接续父流程的执行过程。异步沿拓（Asynchronous continuations）截止目前，流程的所有执行过程都是同步进行（synchronously）的，在某些情况下可能有问题，例如，假设流程中用户完成一任务后需自动生成一大的PDF文件，用户极有可能在Web应用的请求-响应（周期中）调用execution.proceed()，此时，没必要延迟Web应用的响应,因为PDF的生成在proceed方法内部进行。一般而言，调用Execution.proceed客户端将被锁定直至一新的等待状态。采用异步消息队列扩展过程虚拟机以处

28、理此类情况。工作场景为：首先须定义自动操作为何（自动操作是不能被中止的），在此，定义两类自动操作-执行一节点和发生一转移，所以节点的执行和转移不能被中止，但在这些自动操作中间，一线程可决定中止执行过程并启动另一线程异步地从该点继续执行。在节点和转移元素中，可增加额外的配置标志，或称之为异步标志，当节点设置异步标志后，运行期间将异步执行，转移同理。切记，执行是负责图解析的-找到转移的目标节点并执行节点的行为动作。当执行到一异步节点时，不执行该节点，代之以经异步消息系统发送一消息，其中包含引用的执行及节点的执行指令，然后，由Execution.proceed 返回，同时包含流程更新及异步消息生成的

29、事务被提交。消息队列另一端，有一称之为任务执行器（job executor）的组件，该组件将启动以新的事务，从消息队列中获取消息，并执行消息中的指令，在我们来看，意味着该节点将被执行，完成后，事务提交。该事务包含消息的“消费”及新的流程更新。图 11：异步连续执行这也可看作一种事务分划，因为缺省的图解析过程将持续到一个等待状态为止。但是，对于异步连续执行，可能要在流程中标记一个位置：当前事务提交，自动启动一新的事务。异步连续执行在异常处理和响应时间之间达成平衡，在本节开始，已可见引入异步连续执行机制可极大地缩短响应时间，然而，其缺点是原先的调用者并不知道流程中可能出现新的问题，例如，一任务节点

30、的后继结点为一邮件提醒节点，假如关键问题是提醒被发送，当该邮件提醒节点标志为一异步连续执行时，任务的完成将更快，但邮件服务器宕机时用户可能无法收到提醒的消息。任务执行器发生异常时，可引入“重试”机制。大多数基于消息的系统在消息送往已异常的消息队列时要配置一重试次数的参数，或由计时器在流程发生异步故障时提示用户。流程置换（Process updates）一组流程置换描述特定流程的更改，诸如增加或减少节点（nodes）、转移(transitions)或动作( actions)。关于流程更新，在两种新用例下可扩展过程虚拟机：流程继承（/派生），基于实例的流程定制（/客户化）。譬如某种情况下，每一国家

31、有一流程，其中银行须尽力发现可疑的公债交易，假如这些流程的布局大都相同，仅有一些细微差别，可选的方法是用一缺省的流程描述该业务，然后定义一种流程继承，专用流程可定义为对另一流程的引用及一组置换（updates），当然，必须修改这些流程的解析执行算法，使这些流程的更改生效。第二种情况是置换每一流程实例。如用户想监控每一特定实例进展情况，用户可在流程的转移事件中增加提示动作，意即提示动作在整支流程的每一转移都要执行。另一置换流程实例的例子是，对于给定的流程执行删除其中的转移。如流程中对于急件的处理完全不同于平件，先设想在流程初期，用户在常常尝试获得最快传输的客户端确认无此权限，然后，通过用户删除急

32、件处理转移的流程置换来实现。流程执行后，可产生历史日志。流程历史日志可包含何时转移发生、何时进入节点、何时节点完成等信息，同理，流程变量更新和任务也可产生日志。基本上，流程的整个执行过程可以记录日志。增加可配置性和柔性的方法之一是定义日志服务。执行和节点可生成Java对象形式的日志对象，将其传入日志服务，如此，可集中应用日志过滤和转换，也可以配置不同的存储方式。最重要的历史日志应用场合将在“商业智能（BI）”一节做深入阐述。如果日志中保留了流程中所做的所有更新，则可用来生成补偿事务。补偿事务为一取消以前事务作用的全新事务，技术实现为按照日志中的相反顺序进行，直至日志中记录的起始状态。持久化（P

33、ersistence）到目前为止，过程虚拟机仅以对象来阐述，并未涉及持久化。这可能是因为对象关系映射技术（ORM），诸如Hibernate，ORM可在对象和数据库记录之间进行转换。在Java平台上，数据库存取是采用JDBC实现的，对象关系映射器也可屏蔽数据库SQL方言的差异。解析流程的算法从未直接使用数据库，因此流程及其实例（或执行）的持久化由不同的服务提供，如此，流程语言不需要持久化，例如，Pageflow不需要数据库。流程数据库中的数据可分为三种类型，如图13所示：静态流程定义信息，运行期信息以及历史日志。图 13：流程数据库的三个部分对象关系映射器将获取完整的流程对象图，并转换为数据库记

34、录，这样一来，完整的流程结构可存储在数据库中。例如，流程对象图中的节点对象将作为记录插入到节点表中。由于正常情况下流程定义信息（或模型）不发生变化，可缓存在内存中。jBPM中由Hibernate的二级缓存实现。运行期流程的执行信息在包含流程操作的每次事务都要更新，因为流程节点指针将移向下一节点。图14所示是一次事务的流程持久化操作场景。其中，开始时，一执行已持久化到数据库中，现在一外部客户端试图由一外部触发器恢复流程运转，所以，数据库中的流程执行记录有一引用节点表中节点的外键列，启动后，客户端需要执行的Id。第一步，客户端启动一事务，对相关系映射器利用其ID载入执行对象。图14：运行期流程事务

35、的持久化场景第二步，客户端将调用执行的某些方法，典型方法如proceed，一般情况下，将基于运行期数据结构调用这些方法，方法调用后，执行将指向一新节点。此时不考虑持久化问题。第三部，执行对象的变化将存储到数据库中，这是对象关系映射器的任务：分析执行的Java对象，并与从数据库中载入的原有数据比对，然后发布插入、更新、删除SQL语句到数据库与执行对象图实现同步。此时，执行移向另一节点，结果为一单一更新操作，仅执行的外键列变为方法被调用后执行指向的节点ID。然后，事务可被提交。对象关系映射方案值得注意的另一点是“乐观锁（optimistic locking）”。ORM方案（如Hibernate）有

36、一内置的乐观并发控制机制，在数据库中增加一版本列，每次对象更新时，版本号也增加，但每一更新，Where子句中需增加以额外条件：指定对象的版本号为原载入的版本号，若SQL执行后，返回0行更新，则事务确知在处理旧数据，事务将回滚。更多的信息，参见Hibernate参考手册。然而，乐观锁的结果是基于过程虚拟机的流程引擎采用此轻量级同步控制机制通过同步数据库而实现分区（scale），只要基于同一数据库工作，且采用此乐观并发控制，源自多个系统的所有流程更新将是同步的。定时器（Timers）为在过程虚拟机中增加定时器，需可调度将来执行时钟的定时器服务，它须具备容纳某些上下文信息以及到期时引用需执行程序逻辑

37、的能力。让我们来看看典型的应用场景，其中定时器需监控一等待状态，例如，若某用户任务在2天内未完成，则提醒经理（/管理人）。为此，上述的定时器服务可在“进入节点”和“离开节点”事件的动作中被调用，如图15所示，在进入节点时以给定的预期日期创建一定时器，由定时器服务进行调度，然后该节点进入等待状态，直至特定的外部触发器唤醒。图15:：带有定时器的节点假如现在预期时间之前给定一外部触发器，那么将离开该节点继续执行，并完成（定时器）取消操作，取消进入该节点时创建的定时器。另外，如果无特定的外部触发器，则执行滞留该节点直到定时器被触发，此时，执行定时器的程序逻辑；上例中，为提醒经理。服务（Service

38、s）本节将讨论过程虚拟机极其重要的有关流程引擎在客户端应用内的可嵌入性实现。在任何时候，执行或节点行为实现都需要某些类型的服务，通常可看做应用自定义接口，诸如异步消息服务、（上文所述的）定时器服务，不同的环境可提供不同的实现方式。例如Java EE中，异步消息服务可能关联到JMS，但标准环境下可能采用内存队列（in-memory queue）。使得所有外部服务对执行及所有节点行为可用的简单方法是给执行增加一上下文（或环境）属性，该上下文属性（context）可管理一组命名的服务和对象，客户端知晓运行的环境，因此构造上下文对象，并在方法调用前将其注入执行。当采用控制反转容器（IoC Contai

39、ner）来处理上下文时，这一机制可实现额外的功能，此时，流程运转期间可按需延期（lazy）创建事务化的服务，典型样例如IoC容器利用XML配置文件来定义需用的服务。特性（Features）本节描述流程语言的必需特性，以及如何与过程虚拟机关联。其中过程虚拟机的基本及其扩展概念用以诠释流程引擎公共基础的实现策略。同时描述BPM系统的更多必要特性，及其这些特性如何与过程虚拟机关联。流程建模（Process modelling）首先要清晰地区分两类流程：描述型流程模型和可执行流程。描述性流程模型用以对他人描述业务过程，支持各类标记（Notations）方法，如BPMN、EPC（Event-Driven

40、 Process Chains）或UML活动图（Activity Diagram），此类语言的主要用途是定义标记元素的精确语义，其结果为富有表达力的图形化语言；模型设计者采用图形方式与读者进行最大限度的自主流程沟通，有别于表达性的符号（或标记），也可以提供值来管理大群的交互图和模型，此类流程是不能执行的。第二类流程旨在使得流程模型在运行环境或流程引擎中可执行。此时，可执行流程模型实际上是定义计算机系统行为的软件产品，基于此点，可执行流程等同于面向对象编程语言（OOL，如Java）中的程序（program），尽管形式和语言完全不同。然而，可执行流程是一个整体，随意不得，因为它要描述软件系统的特定

41、行为。过程虚拟机定义了流程引擎的实现模型，如同流程引擎中的可执行流程，过程虚拟机中的流程是图形流程元素及其相关技术细节的组合体，因此，可执行流程的流程图可视为去除技术细节的透视图或投影。组合的重要价值在于流程图可作为技术无关的所有流程的公共语言，如图16所示。图 16：流程的技术细节业务分析师具有极其不同的技术技能，某些人可能不具备此类技能，某些人在以前的开发生涯中积累了一些技能，而另一些人可能兼具开发和业务分析两种角色，反映在图16中表现为虚线上移或下移。转换成过程虚拟机的概念，可分为具体的三层：1. 流程结构（Process structure）：包含节点（node）和转移（transit

42、ions），图形组件属于最高层次（或级别），常作为交流或沟通的起点，甚至于不懂技术的人群。2. 节点类型（Node type）：流程引擎中，节点类型调用确切的运行期行为。过程虚拟机中，对应于流程的行为实现.，属于第二层，表现为图形编辑器面板中的可用流程组件，诸如任务节点、判定节点、Web服务调用节点等等。3. 配置信息（Configurations）：最佳层次为配置，用于定制节点类型特定应用的流程组件，依据过程虚拟机（的概念），对应于注入可执行行为实现对象的属性值（member field values）。图形编辑器中，当在流程图中选定一节点时常弹出以对话框来配置详细信息，例如Web服务调用的

43、URL、设定任务角色或归属泳道（swimlane），判定节点的条件等。在此传统的三个层次之上，过程虚拟机具有两个给予业务分析师甚至可执行业务过程以最大自由度且需要重点强调的特性。首先，如果流程中节点的期望行为不匹配流程语言中的任意可用流程构件，一般情况下，开发人员自由实现编程逻辑来定制节点的行为；其次，若开发人员需要增加一段程序逻辑使得流程可执行，为了不影响业务分析师，可采用改变流程图的图形展现而注入程序逻辑动作（Action）的方法。这提供了图形展现和技术执行细节额外层次的分离，为业务分析师提供更多的建模自由度。商业智能（Business Intelligence，BI)商业智能是指从流程执

44、行的历史中提取对业务人员有用的信息。如上文中“历史”一节所述，从流程执行中可获取许多信息，每次设定外部触发器或发生转移，都可以记入历史数据库中。好事是从这些历史日志中，可获取有意义的业务层信息，例如，“流程中每一步骤的平均执行时间是多长？”，或“两周内所处理重点业务的百分比是多少？”，这些有意义的问题很容易从流程引擎的历史日志中得到答案，并非巧合，而是由于流程图是业务人员协作的有机组成部分。有多种方法记录和处理历史信息，在过程虚拟机范围之外，仍要强调典型的历史信息的处理和应用，通常，流程引擎以平面列表形式记录运行期间的每一事件，其后，在某些点（例如流程执行完成时）日志的平面列表被处理，并以不同

45、的便于优化查询的数据库架构进行转换。流程引擎记录这些历史数据，包含许多典型的统计数据，在这些商业智能数据库上定义新的有意义的查询也很容易，然而，老式的平面编程方法，却要耗费很多时间，且使得项目整体都很复杂，因此当在采用流程技术还是平面编程之间存疑时，就要考虑此类信息对应用重要与否。任务管理（Task management）任务管理意为所有人确切地知道应该做什么，其次知道何时没有任务，因此，需要在正确的时间提供正确的信息给正确的人，适用的任务管理其益处已超出本文的范围。本节的重点在于揭示什么是任务管理，以及如何与过程虚拟机相关。任务管理组件维护一组任务，任务管理的功能包含任务推送（push）、分

46、组指派（pull）、任务表单、任务再分派、任务通知等等。通过Web应用及其API实现指定用户的任务列表。任务通知及其用户可定制的相关参数选择的组合体也称之为“用户感知”。此处，我们将扩大过程虚拟机与任务管理组件之间的关系，流程中包含人工及自动任务，从流程引擎的视角触发，人工任务表现为等待状态，正如上文中所述，总的来说，对等待状态的支持是过程虚拟机及工作流最重要的特点之一，所以流程技术需和任务管理相结合。最普遍的情形是流程中的节点对应单独的人工任务，此时，任务节点的行为可用如下方法实现：当执行到一任务节点时，在任务管理组件中增加任务条目，然后，流程执行等待该任务节点，指派的用户任务列表中将出现新

47、的任务。整合流程引擎和任务管理组件时，任务中须保存流程执行的引用。经过若干时间后，指派的用户可能从任务列表中选择该任务并经用户界面或API完成它；当任务及其相关的流程执行被完成时，任务管理组件负责调用流程执行的proceed方法，于是完成该任务并触发流程执行恢复执行。通知机制可构建在过程虚拟机带有动作的事件之上，任务可传递其诸如指派、到期、完成等事件到流程执行。一旦进行整合，这些事件的监听器（listeners）可定义为流程模型的动作或在运行期间动态加入到流程实例（execution），任务事件的动态订阅是用户感知的重要特性。这是任务管理和流程执行之间的基本整合实现。更多的变异（诸如动态任务创

48、建、泳道或其他）可由过程虚拟机实现，但并非本文之真实宗旨。应用协作及交互管理（Cooperative applications and Human Interaction Management，HIM)基于流程的观点，费用记录流程完全不同于建设一新的休闲度假中心：棕榈树、红色鸡尾酒和穿着比基尼的女招待等等。无论如何，我们要强调的差异在于费用记录流程是完全预知的，且其所有可能的应用场景都可预先建立模型，然而对于休闲中心，开始却没有确定的流程，这样的流程需要即席定义，支持此类即席流程的软件系统称之为协作应用或人工交互管理（HIM）。上文中所述的过程虚拟机建议所有流程都是预知的，如同费用记录申办，这是因为流程模型之间存在明显差别包含节点和转移，反之则无；以及包含运行期执行结构，反之则无，称之为静态方法，反应流程的静态定义。此外，流程的使