工作流模型分析

工作流模型分析

摘自：http://wenku.baidu.com/view/b32d135f312b3169a451a4fe.html
作者：胡长城（银狐 999）
Email：james-fly@vip.sina.com
创作时间：2003 年11 月
早就想写篇有关工作流模型方面的文档。一直以来，网上只发现一些英文文档，有关工作流的中文文
档实在太少，有关工作流模型的更是稀少。
就不罗嗦了，直接进入正题吧。接下了及后续的篇幅，我会为大家介绍以下几方面内容：
起点模型，激活模型，运转模型，流程组合嵌套模型，流程整合模型等。其中，第三节的运转模型，理所
当然的是本篇的重中之重了，说的也比较细致。请参看下面的目录结构。
目录
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一、流程的起点模型
1.1 单起点（Single Start Node）
1.2 多起点
多起点方式一
多起点方式二
多起点方式三
二、流程的激活模型
2.1 人工激活
2.2 定时或限时激活
2.3 外界消息激活
三、流程的运转模型
3.1 基本运转模型
串行（Sequence）
自循环
3.2 发散运转模型
并行（Parallel）
独占式选择（Exclusive Choice）
鉴别式选择（Discriminator Choice）
抄送模型
发散模型
3.3 聚合运转模型
同步聚合（synchronize merge）
简单聚合（Simple Merge）
多重聚合（Multiple Merge）
鉴别式聚合（Discriminator Merge）
四、流程组合嵌套模型
4.1 内嵌模型
主流程等待方式
主流程也运行方式
4.2 外嵌模型
五、流程整合模型
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有关“什么是工作流”和工作流的概念，就不在这里介绍了。大家有兴趣的可以到WFMC 上看看。
这里先说说个人的看法：一个工作流包括一组任务（Task）及它们的相互顺序关系，还包括流程及任务的
启动和终止条件，以及对每个任务的描述。其实这是摘自http://www.simflow.net/workflow/workflow.htm 上
一段话有关工作流的描述。只是原文叫“活动”，我改为任务（Task），可能更好理解一些。
其实，现在已经跳出了单工作流的圈子，越来越倾向于多工作流之间的嵌套或整合，在本文后面的第
4、5 节会简要的介绍。
在进入各个模型说明前，需要说明一些有关本篇文章中，出现的一些图形含义。既然然流程图，就免不了
用图形表示，用图标代替一些流程节点的含义。如下图所示：
Task
Start
End
Disc
OR
And
And
XOR
Disc
XOR
流程起点
流程结束点
任务
并行发散器
独占发散器
鉴别发散器
同步聚合器
简单聚合器
多重聚合器
鉴别聚合器
有关器各个图标的含义，在后续会说明。
一、流程的起点模型
任何事物都有由头有尾，一个流程也不例外，那么现在我们就从流程的“头”——流程起点说起。
首先，需要说明的是，起点也是一种任务节点（Task Node）。
1.1 单起点（Single Start Node）
单起点估计大家都比较容易理解，现实中工作流应用的也是最为普遍。如下图（1-1）所示，其就是单
起点的模型。在接下来的所有图像中，一个绿色方框代表一个起点。
Task A
Task B
Start
图（1-1）
1.2 多起点
多起点的工作流，在现实应用多不是太多。其主要表达的是，在同一流程中，存在多个起点。说到这
里，有必要重新申明一下：起点也是一种任务节点，也就说起点不是独立于工作流任务的，在流程启动的
时候，其也需要完成某种特定的任务，以激活整个工作流的运转。
多起点的工作流模型，基本上有如下三种方式。
多起点方式一
请参考图（1-2），起点A 和起点B，它们都可以激活流程的运行，而且激活后，流程都会共同指向Task
A。所以，对于Task B 来说，其不关心流程是如何激活的，其只关系从Task A 是否正确的传递来正确的流
程数据。
Task A
Task B
Start A
Start B
图（1-2）
多起点方式二
在方式二（如下图（1-3））中，起点A 激活工作流后，导致流程沿着Task A——Task B——Task C 方
向流转。而从起点B 激活工作流后，Task A 则被跳过。
这种方式，在现实中是极为少见的。如果将Start B——Task B 这条流程段与 Start A——Task B 这条
流程段，分开来看。则可以近似看作的两个“子流程”的选择性汇总（两选一，或多选一）的情况。
Task A
Task B
Start A
Start B
Task C
图（1-3）
多起点方式三
方式三（如下图（1-4）），虽然也存在多个起点，但是基本是按照一个统一流程方向运行的。这是与方
式二最大的区别所在。在此，须要再此申明：一个起点（Start Node）同时也是一个任务节点（Task Node）。
参看图中的Task B/Start B 节点。
此种方式，在现实中，还是有一定应用性的。特别是在多个流程之间信息交互的时候，流程A 发送消
息数据，激活流程B 的运行。但是未必是从流程B 的默认激活点激活，可能是从流程B 的中途某个任务
激活。比如图中的Task B/Start B 任务节点（同时也时流程起点）
Task A
Task B / Start B
Start A
Task C
图（1-4）
二、流程的激活模型
上面我们看了工作流的起点模型。也知道任何流程，都必须有起点，或者相对的起点。一个流程被激
活后，会从起点开始沿着预定的流程路线，有序或无序的往下进行（注意，我这里提到了“无序”二字，
我将在后续讲解“无序”状态）。
所以，起点就是这个流程被激活的源头。下面让我们来看看，一个流程被激活的方式，或者说一个起
点，被激活的方式：
从起点的激活方式，有如下两种方式：
2.1 人工激活
大多数的流程激活，都是因为人为的信息数据输入或产生。比如一个订单处理流程，客户提交了订单
信息（订单信息数据产生），则激活了订单处理流程的开始。
2.2 定时或限时激活
在一个特定的时间，因为特定的情况，符合特定的条件，激活某个特定的流程（或任务）。
这种激活方式，在现实中很少单独出现，大多数情况，都因为在某一个流程中，因为在限定的时间内，
因某项任务未达到预期的状态，而激活另外的任务或新的处理流程。也就说，这种方式，是受外来因素影
响的，而且大多与一些流程任务（或流程模式）一起出现。
举个定时激活的实例：比如，订单处理流程，限定5 天内发货，那么定义在第三天的时候，如果没有
接到发货通知，则激活一个催办信息（催办任务）。这样流程系统，会在第三天的时候自动发出催办信息。
2.3 外界消息激活
这种方式，大多是在多流程信息交互（或大小流程嵌套）应用中。现在比较流行的业务流程整合/管理
（BPM），基本上都涉及到这方面内容。
如下图所示，流程 A，在结束的时候（在以下的所有图中，将采用红色框图，表示结束节点），会向
流程B 发送Message，以激活流程B 的运行。至于这个消息是Soap 消息，还是通过消息中间件转发的
Message，这就是不同的应用方式了。
一般现实应用中，都需要考虑JMS 或WebService 的应用接口。从个人目前所实施过的工作流应用来
说，大多还是采用Message Query 方式居多。虽然软件的发展，逐渐SOA（面向服务）化，但是WebService
的安全性或数据正确性，还有待进一步的发展，从这一方面说，比起消息中间件的高度安全性和消息正确
性，WebService 目前还是稍逊一筹。其实，安全性和信息正确性，是很多应用客户非常关心的焦点。
但是，SOA 化的发展是未来的趋势。所以现在大多的应用都会提供JMS 和WebService 接口，或其他
类似接口。
流程B
消息中间件
流程A
Task End
Task
Start
JMS或
WebService接口
图（2-1）
三、流程的运转模型
这里将是本文最为核心的地方了，什么是工作流，也将在其运转模型中体现。
任何事物都是循序渐进的，由简单到复杂。我们先来看看最为基本的集中运转模型
3.1 基本运转模型
串行（Sequence）
串行，是最为简单，也最为容易理解的模型。按照预定的任务列表（Task A,Task B,Task C），有序的执
行，如下图（3-1）所示。
Task A Task B Task C
图（3-1）
自循环
自循环的模型，主要用于表示：同一个任务节点，重复的执行多次。
模式1 模式2
Task A Task A Disc
图（3-2）
如图中所显示。“模式2”比“模式1”多了一个鉴别节点（Discriminator Node）。这两种模式，在现
实中应用的都较为广泛，其中“模式1”更多的偏向人为的选择，也就是说，在任务执行后，由人为的决
定是否继续重复的执行这次任务；而“模式2”则更多的倾向于一个既定的规则，按照原有的规则，决定
是否重复执行。
3.2 发散运转模型
并行（Parallel）
并行，就涉及到流程的分支概念。就是说在流程运行过程中，因为不同的条件或情况，或者处理的业
务需要多部门（多任务）分开处理，而产生了流程分支。如下图所示
Task A
Task B
Task C
图（3-3）
流程在执行完任务A 后，因为需要，产生了两个并发执行的分支（A——B 和A——C）。这两个分支
之间是对等的，也是并行执行的。
有关上面的流程图，可能在以后的一些文章/文档中，大家会看到下面类似的图形
Task A
Task B
Task C
And
图（3-4）
虽然比上图多了一个And 选择器，但实际上，两图，表示的是同一个含义或模型。所以大家在应用或
读书的时候，可以长个心眼哦，自己学会实质性的分析。
独占式选择（Exclusive Choice）
当一个任务处理完后，发现其后面可允许走多个分支流程，但只允许选择其中某一个分支运行。这个
选择是人为决策的，预先没有设点选择的规则。
Task A
Task B
Task C
OR
图（3-5）
鉴别式选择（Discriminator Choice）
这同前面的“独占式选择”很相似，唯一不同点，就是多了一个鉴别器（Discriminator）。当任务达到
这个鉴别器的时候，鉴别器会根据当前流程所处的状态，对比预先设定的一些选择规则，自动判别接下来
流程的流向，也就是自动根据条件，选择一个满足条件的分支运行。
Task A
Task B
Task C
Disc
图（3-6）
鉴别器模式（有的可能叫选择器等等名字，表达的意思基本相同），在现实应用中较为广泛。比如在
订单申请流程中，设定一个依据数额判别流向的鉴别器，如果数额大于等于5000 就走分支流程A，如果
数额小于5000 就走分支流程B。
抄送模型
抄送模型，本身不是一个标准的工作流运转模型，但是在现实应用中，比比皆是。
它表达的意思是（请参考下图），存在主流程（A——C），在一个任务（A）执行完毕后，会继续执行
主流程上下一个预定任务（C），但是同时也会激活另一任务（B）（或另外的流程）的执行，但是任务B
以及任务B 的后续流程，不会对主流程运转造成影响。
请注意图中的 A——B 流程沿线，用的是灰色虚线表示，而且任务B 也同样采用灰色表示。
Task A
Task B
Task C
图（3-7）
来个举个电子办公系统中，经常遇到得例子说明一下：比如一个发文，在交司局会签的时候，可能会
抄送一份给另外的司局备案，这个过程就或额外的激活一个不影响主会签流程的“抄送任务”，比如图中
Task B。
发散模型
说到这里，大家可再回过头参看一下并行模型（3.2.1 节）。发散和并行最大的区别就是，各个分支
（branch）的流程状态（或流程数据）：
在并行模型中，分支状态（A-B）与分支状态（A-C）是大多数情况下是不相等的。由任务A 执行后
的状态进行一定条件下的“拆分”，形成了两个分支（或多个分支）流程。这多个分支流程，在最终需要
重新聚合成一个主流程，以确保流程信息的完整性（当然，实际运行中，可能存在因为超时等特定原因而
最终抛弃某个子流程）。
而在发散模型中，分支状态（A-B）与分支状态（A-C）是绝对相等的。因发散而产生的多个分支流
程，在最终未必聚合（可能因为种种原因，聚合的时候会抛弃一个和多个分支流程）。
这里面说到了“聚合”概念，在后续的介绍上，将加以详细叙述
Task A
Task B
Task C
Rad
发散
图（3-8）
3.3 聚合运转模型
下面我们就将进入聚合模型的介绍。因为有了“发散”，在一个流程的后续运转中，才会出现“聚合”
这个问题。所以在后续讨论聚合模型的时候，大多情况下都会结合上面的发散运转模型。
同步聚合（synchronize merge）
由必要说明一下，同步聚合，可不是“同时聚合”噢。
Task B
Task C
Task A And Task D
并行发散同步聚合
图（3-9）
简单聚合（Simple Merge）
虽然名为简单聚合，不过在现实应用中，其理解度和应用度，都基本上比上面的“同步聚合”要难。
多分支在聚合的时候，采用类似于“先进先出”法则，哪一个分支先达到，则最先激活流程的运行。
后续的分支则到此就会终止。
Task B
Task C
XOR Task D
图（3-10）
多重聚合（Multiple Merge）
多重聚合，与上面的简单聚合有些相似。但是比起Simple Merge 可就复杂多了。到目前为止，在现实
中，我还没有碰到过这样的流程实施。
多分支在聚合的时候，采用类似于“先进先出”法则，但是不同于简单聚合的是，任何一个分支，
在到达这个聚会点的时候，均会激活后续流程的运转。
这就涉及到一个问题了，如果一个后续流程实例刚刚被激活，又一个分支到达，那么这个分支是
否激活后续流程实例呢？在不同的工作流引擎中（workflow enginner）中会有不同的解决方案，有的选择
立即激活，有的选择等待延迟激活。就这一点来说，不是本文的讨论主题，有兴趣的朋友，可以在自己的
引擎中实现不同的方式。
Task B
Task C
XOR Task D
图（3-11）
鉴别式聚合（Discriminator Merge）
这个是较为容易理解的，显示应用中也常常碰到，但是在应用的实施难度较大，因为一般与其配合的
都会存在一个“规则引擎”，来定义/处理聚合规则
Task B
Task C
Disc Task D
图（3-12）
四、流程组合嵌套模型
一直到现在，所说的模型，都是定位在“任务之间的关系”。不论前面的发散运转模型，还是聚合运
转模型，都只是流程内部的任务关系，而不涉及到流程与流程之间的关系。
请参看下图，虽然任务很复杂，但是所有的任务都限定在同一个流程中，而且为了巩固前面的一些运
转模型概念，我特意在里面包含了并行，发散，自循环，鉴别聚合，同步聚合等模型。
Task B
And
And Task H
Task A
Task F Disc
Task C
Task D
Rad Disc Task E
Task G
Start
End
图（4-1）
让我们再来看看下面的流程，看起来比上面的流程简单，其实不是。仔细的看，其实这里面有两个流
程在运行，一个主流程内嵌一个子流程。
Task A1
Start
Start Task B1 End Task A2 End
图（4-2）
接下来，就来看看流程与流程之间会存在什么样的关系，存在什么可能的模型。
4.1 内嵌模型
内嵌模型刚刚已经提到了，就是在一个主流程中，内嵌了一个或多个子流程。每个子流程自身可能是
可独立运转的；也有可能是主流程的辅助性子流程，不可独立运行。
主流程等待方式
请参考下图，在主流程运行到“Router”位置的时候，会激活一个子流程的运行；在子流程运行完后，
会重新运行到主流程的“Router”位置，继续主流程的运行。
Start Task A1
Start Task B1 End
Router Task A2 End
图（4-3）
在这种方式下，当子流程运行的时候，主流程会暂停，等待子流程的完结。
主流程也运行方式
比较下面的图与 4.1.1 节的图，就会发现很大的不同。
与“主流程”相同的是，当主流程运行到“Router”位置的时候，会激活一个子流程的运行。但是，
激活子流程后，主流程并没有停止，而是基于按照预定的流程方向运行；同时，激活后的子流程也同样处
于软转状态。
说到这里，估计很多让都会询问，那么子流程的信息什么时候返回呢？虽然在下图中，表示为子流程
的信息返回到主流程的“任务A3”。但是，依然涉及到很多问题，比如：什么时候聚合，怎么聚合的问题
了；而且主流程和子流程的运行时间未必搭配恰当，有可能存在主流程首先运行到Task A3 点，而这时候
子流程还没有运行结束情况，反之亦然。
这种情况，大多数采用“同步聚合”的方式：如果有一方未到达的情况下，另一方会等待。当然，这
其中可能涉及到等待超时等不良因素，这时候主流程时选择继续等待，还是发催办消息，还是继续运行，
就是工作流引擎的设计问题了。
Task A1
Start Start Task B1 End
Router Task A2 Task A3 End
图（4-4）
4.2 外嵌模型
与内嵌模型不同的地方，就是外嵌的子流程，不返回主流程。在主流程激活子流程后，主流程继续运
行，且不关心子流程的运行状态或运行结果。
参考下图，你会发现其与内嵌模型中的“主流程也运行方式”非常的相似，区别就是，子流程最终没
有返回到主流程。
Task A1
Start Start Task B1 End
Router Task A2 Task A3 End
图（4-5）
五、流程整合模型
流程整合的模型，已经超越了“流程运转模型”的概念范畴。但是作为目前“系统整合”的一个比较
流行的趋势，拿到这里顺便提一下。
现在的业务越来越复杂，跨区域，跨部门之间信息交互方式的需要越来越明显，而且跨区域，跨部门
之间业务配合也越来越多。从信息整合的发展来看，“面向应用的数据层整合”和“面向服务的接口层整
合”都逐渐走向“BMP”模式：由中央主流程控制多个子流程（分布在不同地域或不同部门，各自独立的
流程）协同运行，以达到整个业务逻辑的运行。
其实在第二章“流程的激活模型”的“外界消息激活”模型中，我已经简单提到了一些，只是不太明
确。那么现在让我们来看看一个普通的“流程整合”大概是什么样子的，请参看下图。
实际的整合要比这张图上的复杂很多，也许还会有一些JMS/WebService 等的信息交换接口，可能用
到不同厂家的数据交换平台，或消息中间件等等；当然那些安全措施也必不可少了。
简单的整合模型，基本上都是采用“主流程控制”的方式：由一个主流程控制整个流程的运行，由各
个子流程具体完成某项任务，并向主流程返回处理结果。主流程在确定子流程正确运行/处理完后，并得
到处理完的信息后，会继续按照预定的流程路线，激活另一个子流程。
在有的流程整合设计中，主流程本身不完成任何任务（只负责运转控制）；而有的设计中，主流程本
身自己也需要完成一些任务。
主流程
数据交换平台/消息中间件
子流程A
Start Task A Task B Task C End
子流程B 子流程C
图（5-1）
到此，有关流程的运转模型，基本上就完结了。现实中，可能存在的模型要比这些“图形”要复杂很
多，也会考虑很多因素（组织模型，安全，信息文档等等）。考虑的因素越多，涉及的流程复杂度越高，
对工作流引擎的要求就越高。实际上，一个非常通用的工作流引擎是很难存在的。因为一个工作流引擎不
仅需要解析预定的流程，而且还需要控制维护流程运转中的数据信息（很多业务数据是有很强的领域性），
所以大多的工作流引擎都是定位在某一方向上，以解决某一类问题为主。
希望以上的文字，能够让大家了解通用的一些流程运转模型。真正在使用中，还需要大家自己去摸索，
去积累了。
本来也想将“流程的状态模型”也加上，但考虑这个状态模型本身就够说一大堆的，所以讲起推倒以
后了，在接下来我会专门写一篇探讨状态模型的文章。
毕竟一家之言，难免有遗漏错误之出，请斧正。