详解工作流框架Activiti的服务架构和组件

摘要：通过这篇文章，可以对工作流有一个基本的认识，为后续工作流框架Activiti的学习打下坚实的基础。

本文分享自华为云社区《BPMN工作流的基本概念！详解工作流框架Activiti的服务架构和组件》，作者： 攻城狮Chova 。

工作流

工作流简介

• 工作流(Workflow): 工作流就是通过计算机技术对业务流程进行自动化管理。实现多个参与者按照预定的流程去自动执行业务流程。
• 定义: 通过计算机对业务流程自动化执行管理
• 主要解决的是: 使在多个参与者之间按照某种预定义的规则自动进行传递文档,信息或任务的过程.从而实现某个预期的业务目标,或者促使此目标的实现
• 工作流管理系统的目标:
• 管理工作的流程以确保工作在正确的时间被期望的人员所执行
• 在自动化进行的业务过程中插入人工的执行和干预
• 工作流框架:
• Activiti,JBPM,OSWorkFlow,WorkFlow
• 工作流框架底层需要有数据库提供支持

工作流术语

工作流引擎

• ProcessEngine对象: 这是Activiti工作的核心.负责生成流程运行时的各种实例及数据,监控和管理流程的运行

BPM

• 业务流程管理:
• 是一种以规范化的构造端到端的卓越业务流程为中心,以持续的提高组织业务绩效为目的的系统化方法
• 常见商业管理教育如EMBA,MBA等均将BPM包含在内

BPMN

• 业务流程建模与标注:
• 这些图如何组合成一个业务流程图(Business Process Diagram)
• 讨论BPMN的各种的用途:包括以何种精度来影响一个流程图中的模型
• BPMN作为一个标准的价值
• BPMN未来发展的远景

流对象

一个业务流程图有三个流对象的核心元素

• 事件
• 一个事件用圆圈来描述,表示一个业务流程期间发生的东西
• 事件影响流程的流动.一般有一个原因(触发器)或一个影响(结果)
• 基于它们对流程的影响,有三种事件:开始事件,中间事件,终止事件

• 活动
• 用圆角矩形表示,一个流程由一个活动或多个活动组成

• 条件
• 条件用菱形表示,用于控制序列流的分支与合并。
• 可以作为选择,包括路径的分支与合并
• 内部的标记会给出控制流的类型

Activiti开源工作流框架

Activiti简介

• Activiti是一个开源的工作流引擎,它实现了BPMN 2.0规范,可以发布设计好的流程定义,并通过api进行流程调度
• Activiti 作为一个遵从 Apache 许可的工作流和业务流程管理开源平台,其核心是基于Java的超快速,超稳定的 BPMN2.0 流程引擎,强调流程服务的可嵌入性和可扩展性,同时更加强调面向业务人员
• Activiti 流程引擎重点关注在系统开发的易用性和轻量性上.每一项BPM业务功能Activiti流程引擎都以服务的形式提供给开发人员.通过使用这些服务,开发人员能够构建出功能丰富,轻便且高效的BPM应用程序

Activiti服务结构

• Activiti系统服务结构图

• 核心类:
• ProcessEngine: 流程引擎的抽象,可以通过此类获取需要的所有服务
• 服务类:
• XxxService: 通过ProcessEngine获取,Activiti将不同生命周期的服务封装在不同Service中,包括定义,部署,运行.通过服务类可获取相关生命周期中的服务信息
• RepositoryService
• Repository Service提供了对repository的存取服务
• Activiti中每一个不同版本的业务流程的定义都需要使用一些定义文件,部署文件和支持数据(例如BPMN2.0XML文件,表单定义文件,流程定义图像文件等),这些文件都存储在Activiti内建的Repository中
• RuntimeService
• Runtime Service提供了启动流程,查询流程实例,设置获取流程实例变量等功能.此外它还提供了对流程部署,流程定义和流程实例的存取服务
• TaskService
• Task Service提供了对用户Task和Form相关的操作.它提供了运行时任务查询,领取,完成,删除以及变量设置等功能
• HistoryService
• History Service用于**获取正在运行或已经完成的流程实例的信息,**与Runtime Service中获取的流程信息不同,历史信息包含已经持久化存储的永久信息，并已经被针对查询优化
• FormService
• 使用Form Service可以存取启动和完成任务所需的表单数据并且根据需要来渲染表单
• Activiti中的流程和状态Task均可以关联业务相关的数据
• IdentityService
• Identity Service提供了对Activiti系统中的用户和组的管理功能
• Activiti中内置了用户以及组管理的功能,必须使用这些用户和组的信息才能获取到相应的Task
• ManagementService
• Management Service提供了对Activiti流程引擎的管理和维护功能
• 这些功能不在工作流驱动的应用程序中使用，主要用于 Activiti 系统的日常维护
• 核心业务对象:
• org.activiti.engine.impl.persistence.entity包下的类,包括Task,ProcessInstance,Execution等
• 根据不同职责实现相应接口的方法(如需要持久化则继承PersistentObject接口),与传统的实体类不同

Activiti组件

• Activiti上下文组件Context: 用来保存生命周期比较长,全局性的信息,类似Application.主要包括如下三类:
• CommandContext: 命令上下文-保存每个命令必要的资源,如持久化需要的session
• ProcessEngineConfigurationImpl: 流程引擎相关配置信息-整个引擎全局的配置信息.如数据源DataSource等.该对象为单例,在流程引擎创建的时候初始化
• ExecutionContext: 持有ExecutionEntity对象
• 持久化组件:
• Activiti使用mybatis作OR映射,并在此基础上增加设计了自己的持久化框架
• 在流程引擎创建时初始化,顶层接口Session,SessionFactory
• Session有两个实现类:
• DbSqlSession: 负责sql表达式的执行
• AbstractManager: 负责对象的持久化操作
• SessionFactory有两个实现类:
• DbSqlSessionFactory: 负责DbSqlSession相关操作
• GenericManagerFactory: 负责AbstractManager相关操作
• Event-Listener组件:
• Activiti允许客户代码介入流程执行,提供了事件监听组件
• 监听的事件类型:
• TaskListener
• JavaDelegate
• Expression
• ExecutionListener
• ProcessEngineConfigurationImpl持有DelegateInterceptor的某个实例,方便调用handleInvocation
• Cache组件
• DbSqlSession中有cache的实现
• Activiti基于List和Map来做缓存:如查询时先查缓存,没有则直接查询并放入缓存
• 异步执行组件
• Activiti可以执行任务,JobExecutor为其核心类,JobExecutor包含三个主要属性:
• JobAcquisitionThread
• BlockingQueue
• ThreadPoolExecutor
• 方法ProcessEngines在引擎启动时调用JobExecutor.start,JobAcquisitionThread 线程即开始工作，其run方法不断循环执行AcquiredJobs中的job，执行一次后线程等待一定时间直到超时或者JobExecutor.jobWasAdded方法，因为有新任务而被调用。

流程虚拟机PVM

• 流程虚拟机API暴露了流程虚拟机的POJO核心,流程虚拟机API描述了一个工作流流程必备的组件,这些组件包括:
• PvmProcessDefinition: 流程的定义,形象点说就是用户画的那个图.静态含义
• PvmProcessInstance: 流程实例,用户发起的某个PvmProcessDefinition的一个实例.动态含义
• PvmActivity: 流程中的一个节点
• PvmTransition: 衔接各个节点之间的路径,形象点说就是图中各个节点之间的连接线
• PvmEvent: 流程执行过程中触发的事件

Activiti架构

• Activiti Engine:
• 最核心的模块
• 提供针对BPMN 2.0规范的解析,执行,创建,管理(任务,流程实例),查询历史记录并根据结果生成报表
• Activiti Modeler:
• 模型设计器
• 适用于业务人员把需求转换为规范流程定义
• Activiti Designer:
• 功能和Activiti Modeler类似,同样提供了基于BPMN 2.0规范的可视化设计功能,但是目前还没有完全支持BPMN规范的定义
• 可以把业务需求人员用Signavio设计的流程定义(XML格式)导入到Designer中,从而让开发人员将其进一步加工成为可以运行的流程定义
• Activiti Explorer:
• 可以用来管理仓库,用户,组,启动流程,任务办理等
• 此组件使用REST风格API,提供一个基础的设计模型.如果业务简单,也可以直接使用无需开发.还可以作为后台管理员的流程、任务管理系统使用
• Activiti REST:
• 提供RESTful风格的服务
• 允许客户端以JSON的方式与引擎的REST API交互
• 通用的协议具有跨平台,跨语言的特性

Activiti数据库支持

• Activiti的后台由有数据库的支持
• 所有的表都以ACT_开头
• 第二部分是表示表的用途的两个字母标识
• 用途也和服务的API对应

ACT_RE_* : 'RE'表示repository. 这个前缀的表包含了流程定义和流程静态资源(图片,规则...)
ACT_RU_* : 'RU'表示runtime.这些运行时的表,  包含流程实例,任务,变量,异步任务,等运行中的数据.
            Activiti只在流程实例执行过程中保存这些数据,在流程结束时就会删除这些记录.这样运行时表可以一直很小速度很快
ACT_ID_* : 'ID'表示identity.这些表包含身份信息,  比如用户,组...
ACT_HI_* : 'HI'表示history.这些表包含历史数据,  比如历史流程实例,变量,任务...
ACT_GE_* :通用数据. 用于不同场景下,  如存放资源文件

• 资源库流程规则表 (ACT_RE_*:'RE’表示repository. 这个前缀的表包含了流程定义和流程静态资源(图片,规则…))

act_re_deployment          部署信息表
act_re_model            流程设计模型部署表
act_re_procdef            流程定义数据表

• 运行时数据库表 (ACT_RU_*:'RU’表示runtime.这些运行时的表, 包含流程实例,任务,变量,异步任务,等运行中的数据.Activiti只在流程实例执行过程中保存这些数据,在流程结束时就会删除这些记录.这样运行时表可以一直很小速度很快)

act_ru_execution         运行时流程执行实例表
act_ru_identitylink        运行时流程人员表,主要存储任务节点与参与者的相关信息
act_ru_task                运行时任务节点表
act_ru_variable            运行时流程变量数据表

• 组织机构表 (ACT_ID_* : 'ID’表示identity.这些表包含身份信息, 比如用户,组…)

act_id_group            用户组信息表
act_id_info                用户扩展信息表
act_id_membership        用户与用户组对应信息表
act_id_user                用户信息表

这四张表很常见,基本的组织机构管理,关于用户认证方面建议还是自己开发一套,组件自带的功能太简单,使用中有很多需求难以满足

• 历史数据库表 (ACT_HI_*:'HI’表示history.这些表包含历史数据, 比如历史流程实例,变量,任务…)

act_hi_actinst             历史节点表
act_hi_attachment        历史附件表
act_hi_comment            历史意见表
act_hi_identitylink        历史流程人员表
act_hi_detail            历史详情表，提供历史变量的查询
act_hi_procinst            历史流程实例表
act_hi_taskinst            历史任务实例表
act_hi_varinst            历史变量表

• 组织机构表 (ACT_GE_*:通用数据. 用于不同场景下, 如存放资源文件)

act_ge_bytearray        二进制数据表
act_ge_property            属性数据表存储整个流程引擎级别的数据,初始化表结构时,会默认插入三条记录

Activiti配置文件

• activiti.cfg.xml: Activiti核心配置文件，配置流程引擎创建工具的基本参数和数据库连接池参数
• 定义数据库配置参数
• 配置连接池参数

Activiti特点

数据持久化

• Activiti的设计思想是简洁,快速
• 瓶颈体现在和数据库交换数据的过程中,针对这一点Activiti选择了使MyBatis,从而可以通过最优的SQL语句执行Command,仅凭如此就能让引擎在速度上保持最高的性能

引擎service接口

• Activiti流程引擎重点关注在系统开发的易用性和轻量性上,每一项BPM业务功能Activiti流程引擎都以服务的形式提供给开发人员,通过使用这些服务,开发人员能够构建出功能丰富,轻便且高效的BPM应用程序
• activiti.cfg.xml文件为核心配置文件,该配置文件集成在Spring的IOC容器当中,可以产生ProcessEngineConfiguration对象,这个对象就是流程引擎的配置对象
• ProcessEngine对象为流程引擎对象,该对象是工作流业务系统的核心,所有的业务操作都是由这个对象所派生出来的对象实现
• Activiti引擎提供了七大Service接口,均通过ProcessEngine获取,并且支持链式API编程风格

流程设计器

• 基于Web的Activiti Modeler流程设计器
• IDEA的actiBPM插件

原生支持Spring

• Activiti原生支持Spring,可以很轻松地进行Spring集成,非常方便管理事务和解析表达式(Expression)

分离运行时与历史数据

• Activiti继承自jBPM4,在表结构设计方面也遵循运行时与历史数据的分离
• 这样的设计可以快速读取运行时数据,仅当需要查询历史数据时再从专门的历史数据表中读取.这种设计方式可以大幅提高数据的存取效率,尤其是当数据日积月累时依然能够快速反应

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