第３２卷第４期 ２００６年８月 兰州理工大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｉａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３２ Ｎ０．４ Ａｕｇ．２００６ 文章编号：１６７３—５１９６（２００６）０４－００９３—０３ 基于ＵＭＬ的工作流建模的研究 张秋余，杨 明，王 雪 （兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃兰州７３００５０） 摘要：指出目前大部分工作流建模过程无法对工作流本质特征进行描述，而ＵＭＬ是一种可视化的建模语言．在分 析了工作流执行系统和ＵＭＬ的基础上，提出了一种基干ＵＭＬ的工作流建模的建模方法，通过一个具体的实例描 述了建模过程，并对模型的执行做了分析．结果表明，ＵＭＬ成功地改进了一些传统工作流建模过程的缺点，能够比 较完整、准确地描述工作流建模过程，加速开发进程． 关键词：工作流；ＵＭＬ；工作流建模 中图分类号：ＴＰ３１１．５２ 文献标识码：Ａ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ＵＭＬ ｂａｓｅｄ ｗｏｒｋｆｉｏｗ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ＺＨＡＮＧ ＱｉＵ—ｙｕ，ＹＡＮＧ Ｙｕｅ，ＷＡＮＧ Ｘｕｅ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ＣＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｔｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｍｏｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｃａｎ ｎｏｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉ ｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗｏｒｋｆｌｏｗ，ｂｕｔ ＵＭＩ ｉｓ ａ ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ．Ｔｈｕｓ，ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ＷＦＥＳ ａｎｄ ＵＭＩ ｂｅｉｎｇ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ａｎ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ＵＭＩ ｃａｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｓｏｍｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＵＭＬ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｅｘａｃｔｌｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ＵＭＬ ｃａｎ ａｌｓｏ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｏｒｋｆｌｏｗ；ＵＭＩ ；ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｉｎｇ 随着社会经济的发展，各行各业的经营规模日 益庞大，信息资源飞速增长，业务过程也越来越复 杂．工作流技术是计算机支持的协同工作理论的一 域．它是针对日常工作中具有固定程序的活动而提 出的一个概念．目的是通过将工作分解成定义良好 的任务、角色，按照一定的规则和过程来执行这些任 个重要分支，也是当前计算机应用领域的一个研究 热点．在工作流技术中，关键问题之一就是为工作流 务并对它们进行监控，达到提高办事效率、降低生产 成本、提高企业生产经营管理水平和企业竞争力的 目的． 过程建模．ＵＭＬ是一种通用的可视化建模语言，是 一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建 工作流管理联盟（ＷＦＭＣ）给出的工作流定义 模语言［１］，用于对软件进行描述、可视化处理、构造 和建立软件系统制品的文档．为此ＵＭＬ提供了一 是：工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经 营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务 能够在不同的执行者之间进行传递与执行Ｌ２］． １．２工作流管理系统 系列的图来描述建模过程中的各个方面． １工作流执行系统 １．１工作流 工作流管理技术作为一种过程建模和过程管理 的核心技术，可以与其他应用系统有效地结合，生成 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领 收稿日期；２００５－０８～２８ 基金项目：甘肃省自然科学基金（ＺＳｏ２１一Ａ２５—０ｌ８Ｇ） 符合企业需求的各种业务管理系统．工作流管理技 术的出现和迅速发展满足了企业组织结构重组与先 进制造战略实施的客观需求．它的出现也促进了企 业的计算机应用水平上升到一个新的阶段，即从支 作者简介：张秋余（１９６６一），男．河北辛集人，副研究员． 维普资讯 http://www.cqvip.com
兰州理工大学学报 第３２卷 持企业功能实现的事务处理系统发展到支持企业实 现经营目标的业务处理系统． ＷＦＭＣ给出的关于工作流管理系统的定义是： 工作流管理系统是一个软件系统，完成工作流的定 义和管理，并按照在计算机中预先定义好的工作流 逻辑推进工作流实例的执行＿＿２］． １．３工作流执行系统体系结构 ＷＦＭＳ是对工作流运行进行管理（主要是对工 作流活动进行路由），但是并没有对工作流活动执行 的功能，工作流活动的执行完全是由与工作流管理 系统通过工作流ＡＰＩ（应用编程接口）相连的应用程 序和人来完成的，准确地说，是由应用程序自动完成 或者是由人操作应用程序来完成的，即ＷＦＭＳ通过 与其外部环境进行交互来完成工作流活动． 为了更有效地分析问题，把ＷＦＭＳ中负责工作 流执行的部分抽象出来形成ＷＦＭＳ的一个子系统， 称为工作流执行系统（ＷＦＥＳ）＿＿２］． ｗＦＥＳ主要由事件管理器、时钟管理器和路由 器组成．其中，事件管理器含有一个事件队列，用于 存放和管理接受的事件；时钟管理器含有系统的时 钟，负责产生时间事件和根据路由器的要求设定时 钟；路由器是ＷＦＥＳ的核心，它负责对事件进行响 应，对整个工作流进行流程控制，并负责维护工作流 路由所需的相关数据． ２统一建模语言ＵＭＬ ＵＭＩ 是可视化、规范定义、构造和文档化的建 模语言．可视化模型的建立为设计人员、开发人员、 用户和领域专家之间的交流提供了便利．规范定义 意味着用ＵＭＩ 建立的模型是准确的、无二义的、完 整的．构造意味着可以将ＵＭＬ模型映射到代码实 现．统一建模语言ＵＭＩ 的图可以分为下列５类（共 ９种图形）Ｌ３ｊ： 第ｌ类是用例图，从用户角度描述系统功能，并 指出各功能的操作者．用例图展现了一组用例、参与 者以及它们之间的关系．在对系统行为组织和建模 方面，用例图是相当重要的． 第２类是静态图，包括类图、对象图和包图．类 图描述系统中类的静态结构．对象图是类图的实例， 只能在系统的一定时间段存在．包图用于描述系统 的分层结构． 第３类是行为图，描述系统的动态模型和组成 对象间的交互关系，包括状态图和活动图．状态图描 述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的 转移条件．活动图描述满足用例要求所要进行的活 动以及活动间的约束关系． 第４类是交互图，描述对象间的交互关系，包括 顺序图和合作图．顺序图显示对象之间的动态合作 关系，强调对象之间消息发送的顺序．合作图用于描 述相互合作的对象间的交互关系和链接关系． 第５类是实现图，包括构件图和配置图．构件图 描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关 系．配置图定义系统中软硬件的物理体系结构，它可 以显示实际的计算机和设备（用节点表示）以及它们 之间的连接关系，也可显示连接的类型及部件之间 的依赖性． ３基于ｕＭＬ的工作流建模 ３．１建模方法 基于ＵＭＩ 的工作流建模主要是通过ＵＭＩ 的 各种图描述工作流的执行过程，通过图形化的方式 将工作流的数学描述表达出来［４］．基于ＵＭＬ的工 作流建模过程为： １）用用例图来表示工作流的参与者与工作流 过程之间的关系，一个工作流可以作为一个用例；其 中一个工作流可以有多个参与者，一个参与者也可 以与多个工作流相关联． ２）将用例图转化为活动图，用例图中的每一个 用例转化为一张活动图，用例图中与该用例相关的 参与者作为活动图中的泳道． ３）对照活动图画出其状态图，以表示其执行时 的状态变化，状态图和活动图是紧密相关的．状态图 是以状态为中心，活动图是以活动为中心． ４）用序列图表示活动的时间关系，反映各活动 问的时间要求和先后顺序．序列图是为了显示活动 实例的状态变化． ５）用协作图描述各参与者和相关系统资源在 该工作流中的协作关系．协作图定义了工作流的参 与者之间的联系，表明这些参与者之间的合作关系． ３．２执行实例 下面用一个订单处理系统的工作流模型来详细 解释建模的执行过程．首先建立系统用例图，如图１ 所示．其次建立“库房经理”的活动图，如图２所示， 了解仓库管理的过程；然后画出“商品”的状态图，如 图３所示；最后画出“给购物车添加商品”的序列图 和协作图，如图４和图５所示． ＵＭＩ 利用不同的图来表示工作流的静态描述 和动态执行，每种图的侧重点不同，它们在工作流的 建模中都是不可缺少的．虽然工作流主要是通过 ＵＭＩ 动态图来表示的，但并不表示ＵＭＬ的静态图 维普资讯 http://www.cqvip.com
第４期 张秋余等：基于ＵＭＬ的工作流建模的研究 ・９５・ 图Ｉ系统用例图 Ｆｉｇ．１ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ ｄｉａｇｒａｍｆｏｒ ｓｙｓｔｅｍ 图２“库房经理”的活动图 Ｆｉ．ｇ２ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ“ｗａｒｅｈｏｕｓｅ ｍａｎｇｅｒ＇’ 图３“商品”的状态图 Ｆｉｇ．３ Ｓｔａｔｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ“ｐｒｏｄｕｃｔ” 就与工作流的建模无关，在工作流执行过程中会引 用或创建很多对象，这些对象的详细描述就要通过 ＵＭＬ的类图、对象图之类的静态图来描述． 增加白色短 固固 图４“给购物车添加商品”的序列图 Ｈｇ．４ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ“ａｄｄｉｎｇ ｉｔｅｍ ｔｏ ｓｈｏｐｐｉｎｇ ｃａｒｔ９’ 完成购物 图５“给购物车添加商品”的协作图 Ｆｉｇ．５ Ｃ￣ｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ“ａｄｄｉｎｇｉｔｅｍｔｏ ｓｈｏｐｐｉｎｇ ｃａｒｔ” ４结语 利用ＵＭＬ活动图进行工作流建模的研究目前 还处于起步阶段Ｌ５ ］，本文介绍了用ＵＭＩ 进行工作 流建模的过程．除了本文提到的问题外，还有许多复 杂的问题需要解决，另外，还需要开发相应的验证工 具来检验所建立的模型是否合理，执行效率如何等． 参考文献： －１１］欧阳元新，熊璋，侯亚荣．ＵＭＬ活动图在工作流过程建模中 的应用研究１－３］．计算机工程与设计，２００４，２５（９）：１ ４７９－ １ ４８１． １－２］范玉顺．工作流管理技术［Ｍ］．北京；清华大学出版社，２００１． ［３］邱仲潘．ＵＭＩ 与Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｒｏｓｅ ２００２从入门到精通［Ｍ］．北 京：电子工业出版社，２００２． ［４］方进，王铁成，石志宽，等．基于ＵＭＬ的工作流建模［Ｊ］．计 算机工程与设计，２００４，２５（９）；ｌ ５７２一ｌ ５７５． ［５］赵合计，孙正美，张立春．基于ＵＭＬ活动图的工作流建模方法 ［Ｊ］．烟台师范学院学报：自然科学版，１９９９，５（增刊）：１－７． ［６］张立春，赵合计．ＵＭＬ活动图支持的工作流建模分析［Ｊ］．计 算机应，ｔｌｊ，２００３，２３（５）；２８－３１．
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