基于有限狀態(tài)機的工作流實例狀態(tài)遷移的目標特征

1、基于有限狀態(tài)機的工作流實例狀態(tài)遷移的目標特征0 引言工作流技術(shù)是實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)過程自動化的核心技術(shù)之一，相應(yīng)的工作流管理系統(tǒng)技術(shù)也得到普及。工作流的流程引擎是工作流管理系統(tǒng)的心臟，是業(yè)務(wù)處理流程執(zhí)行服務(wù)中的部分或全部運行控制環(huán)境，為工作流實例提供運行環(huán)境。以業(yè)務(wù)流程為中心的工作流管理系統(tǒng)可以描述為建立時和運行時，建立時是指流程定義過程和實例化過程模型階段;運行時是指過程模型的執(zhí)行階段，是工作流引擎對流程定義進行解釋執(zhí)行【1】。流程引擎研究中的一個重要問題就是如何控制流程引擎，執(zhí)行工作流系統(tǒng)中的各種任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，保證各項任務(wù)在制定的時間內(nèi)正確地完成。本文基于有限狀態(tài)機的方法很好地實現(xiàn)了流程引擎執(zhí)行

2、這一問題。1 工作流過程建模 過程是一系列活動的集合，活動之間存在著各種順序關(guān)系，構(gòu)成了過程的控制流，過程還包括流程執(zhí)行間相關(guān)的數(shù)據(jù)。定義1：工作流模型（又稱為過程定義）形式化表示為：W=（Process，N，CF，D），Process為流程屬性;N是活動集合，CF為控制流，CF屬于NxN，指明了活動之間的連接關(guān)系，D是工作流相關(guān)數(shù)據(jù)變量集合。定義2：流程Process的屬性形式化表示為：p=（Role，Table，Deadline，Events，Info，Dvars），Role為參與人角色，Table為流程表單，Deadline為流程執(zhí)行期限，Events為流程中所有事件的集合，Info為流

3、程中發(fā)送的通知信息，Dvars屬于D，為流程中所有數(shù)據(jù)變量。定義3：流程的執(zhí)行過程形式化表示為：WI=（Taskassin，Transition，Route，Eventexe），Taskassin為任務(wù)分配，Transition為活動遷移，Route為路由決策，Eventexe為事件執(zhí)行。2 流程實例狀態(tài)模型 在工作流執(zhí)行服務(wù)中，流程實例能夠響應(yīng)外部事件并改變自身的狀態(tài)，比如執(zhí)行一項任務(wù)、激活一個活動，又如調(diào)度流程實例的下一個活動或任務(wù)。因此，工作流執(zhí)行服務(wù)可以看作是一個狀態(tài)變化機，用來控制流程實例和活動實例的狀態(tài)轉(zhuǎn)換【2】。活動實例是活動在流程里的實例化;任務(wù)（工作項）是流程最小工作單元，由

4、活動實例產(chǎn)生并分配給參與者執(zhí)行。一個活動實例可能產(chǎn)生多個任務(wù)實例【1】，如圖1所示。圖1 流程執(zhí)行引擎部分實例對象關(guān)系2.1 有限狀態(tài)機FSM理論有限狀態(tài)機，又叫有限狀態(tài)自動機，是表示有限狀態(tài)（State）及在這些狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移（Transition）和動作（Action）等行為的數(shù)學(xué)模型，通常用有向圖來表示有限狀態(tài)機，其節(jié)點代表狀態(tài)。若在當前狀態(tài)接收到某個輸入條件后轉(zhuǎn)向目標狀態(tài)，就在圖中畫一條從當前狀態(tài)到目標狀態(tài)的帶箭頭線，并在弧線上標記【3】。定義4：有限狀態(tài)機形式化表示為六元組M=（S， E， T， F，S0，H），S表示內(nèi)部有限狀態(tài)集，E是有窮事件輸入集，T表示為非空轉(zhuǎn)移集，映射函數(shù)F=

5、S*E→T，S0屬于S，H是最終狀態(tài)集合。其中T中每個元素又可以表示為一個三元組（Sourcestate，tr，Tragetstate），其中tr=（e，c）。Sourcestate是源活動狀態(tài)，Tragetstate為目標活動狀態(tài);事件函數(shù)event（t）=e表示遷移調(diào)用的事件，路由函數(shù)condition（t）=c表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件表達式。有限狀態(tài)機邏輯圖【1】如圖2所示。圖2 有限狀態(tài)機邏輯由圖2可以看出，有限狀態(tài)機的下一個狀態(tài)和輸出是輸入和當前狀態(tài)的函數(shù)，也就是說，輸入和當前狀態(tài)觸發(fā)變遷為下一個狀態(tài)，而下一個狀態(tài)的實現(xiàn)會產(chǎn)生輸出結(jié)果。狀態(tài)機說明了活動對象在生存期間內(nèi)可檢測到相應(yīng)

6、的事件。在活動實例狀態(tài)轉(zhuǎn)移中，可能由于輸入條件和當前狀態(tài)的不同，輸出狀態(tài)也不同，相應(yīng)產(chǎn)生不同的多個狀態(tài)轉(zhuǎn)移。2.2 基于有限狀態(tài)機的流程實例遷移算法 流程實例推進機制是通過動作執(zhí)行來進行的，每一種狀態(tài)（State）描述成為一個步驟（Step）和步驟的狀態(tài)（Status）。對于工作流引擎來說，任何一種狀態(tài)改變都是由某個動作引起的變化結(jié)果。一個State到另一個State的轉(zhuǎn)移，依賴Action的發(fā)生。在一個工作流實例的生命周期內(nèi)通常有一個或者多個活動的狀態(tài)（State）【4】。2.2.1 簡單狀態(tài)遷移算法 流程實例處于狀態(tài)SK：事件ei到達;從當前狀態(tài)SK的事件觸發(fā)集S中查找事件ei，如果ei存

7、在于SK中，則執(zhí)行步驟，否則執(zhí)行步驟;退出;根據(jù)映射函數(shù)F（SK，Ei），獲取事件ei處理tx的入口;執(zhí)行tx中的action;依次執(zhí)行下一動作;根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移路由函數(shù)condition（t）=ci，完成狀態(tài)轉(zhuǎn)移;該次狀態(tài)轉(zhuǎn)移結(jié)束，系統(tǒng)回到步驟（但狀態(tài)已經(jīng)遷移）。2.2.2 流程實例動作（action） xml描述Going to the first state！3 FSM流程運行狀態(tài)遷移實現(xiàn)3.1 流程執(zhí)行時的動態(tài)行為狀態(tài)我們定義了流程實例在運行時所經(jīng)歷的狀態(tài)以及這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。如果流程的控制流到達一個活動，則通過外部動作加載這個活動。一個遷移在過程模型的執(zhí)行期間可能處于準備prepa

8、re、初始化initial、待簽to sign in、待辦to do、終止terminated、異常aborted、掛起suspended、結(jié)束completed狀態(tài)。圖3所示為流程實例狀態(tài)轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系。任務(wù)或活動實例滿足所有執(zhí)行條件后，進入完成狀態(tài)，并傳播該狀態(tài)給流程實例，流程實例根據(jù)路由選擇下一個活動，啟動實例，進入下一個任務(wù)活動實例的執(zhí)行;如果流程實例已經(jīng)沒有任務(wù)或活動執(zhí)行，流程實例執(zhí)行結(jié)束節(jié)點，進入完成狀態(tài)，流程實例執(zhí)行結(jié)束【2】。圖3 流程實例的狀態(tài)轉(zhuǎn)移3.2 流程執(zhí)行過程當流程執(zhí)行時便處于準備狀態(tài)，任務(wù)分配（參與人、消息、表單、期限）進入初始化狀態(tài)（SK）。若流程ei事件到達，根

9、據(jù)映射函數(shù)F（SK，Ei），獲取ei事件處理tx的入口。執(zhí)行tx中execute動作，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件函數(shù)condition（t）=ci（路由），過程實例完成一個節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)移，遷移到目標待簽狀態(tài)to sign in，依次循環(huán)執(zhí)行下一狀態(tài)。若遷移過程中發(fā)生了異常abort，則轉(zhuǎn)移為異常狀態(tài)aborted;當處于待簽狀態(tài)時，執(zhí)行tx中sign in動作，則遷移為目標狀態(tài)、待辦狀態(tài)to do;若動作complete觸發(fā)，則流程實例進入完成狀態(tài);當流程狀態(tài)處于待簽狀態(tài)to sign in 時，suspend觸發(fā)則遷移為掛起狀態(tài)suspended;當活動實例滿足繼續(xù)執(zhí)行的條件時，重啟活動實例，把處于suspended狀態(tài)的活動恢復(fù)到待簽;若terminate動作觸發(fā)，則遷移為終止狀態(tài)terminated。同樣待辦也可能處于掛起、終止狀態(tài)。4 結(jié)語本文通過考察工作流運行實例，建立了以業(yè)務(wù)流程為核心的工作流模型，并對流程進行了實例化分析，把基于有限狀態(tài)機的理論模型運用于流程引擎，進一步體現(xiàn)了