基于BPMN2.0的工单系统架构设计（上）

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一、前言

『工单系统』从宏观上看，是一些状态流的转换，笔者认为，工单系统的实现即是对工作流（workflow）的实现，典型的应用有企业OA系统，各类CRM，ERP等。

对于工单系统的实现，其实可以结合实际业务去编写相应的业务代码，这样做的最大的好处是定制化程度高，运行业务流程高度自定义化。然而，物极必反，高度定制的业务流程将会失去一定的灵活性。

那么问题来了：如何权衡？

答曰：基于业内标准实现。

标准=权威

当我们发现设计出来的业务流程不符合标准，就不得不怀疑了。

是时候要祭出工作流的“杀手锏”了：BPMN2.0

至于BPMN2.0的基础介绍，我在此不再赘述，用一句话概括：BPMN2.0是IBM制定的一套完善的工作流开发标准，它包含了诸如事件，网关，顺序流，任务等各类基本元素。

BPMN2.0毕竟只是一套标准，还需要付诸实现，业内知名的工作流开发框架当属Activiti了，使用的编程语言是受众较多的Java，如果实际工作中有用到工作流，可以使用此开发框架，如果主流开发框架不是Java，只能自造轮子了。

如果准备进入工作流的开发，无论是使用框架，还是自研，建议阅读一下这份文档，对实际开发工作非常有帮助。

再回到文章开头提到的“工单系统”，说说笔者启动此项目前的一些个人想法。

工单的流程推动本身就是工作流的一种体现，所以理所当然是使用了BPMN2.0的标准。大概花了一个工作日去研读了上述提到的参考文档，愈发觉得BPMN2.0标准的精妙之处，要囊括现有的业务需求，那是绰绰有余。

当然，在做系统架构的时候，必定是要结合实际业务需求的。仔细分析了自身的业务需求，发现都是一些“短流程”，工单任务不会超过2个，工单任务类型也只会有一种(即为userTask)，流程分支也不多，总而言之，笔者面临的都是一些较为简单的工单流程。

如果直接使用Acviti这类庞大复杂的框架，一方面是实际的工单流程不算复杂，二来有大材小用之嫌，再者团队成员都不熟悉此标准，理解并对接起来有难度。

因此，笔者走上了基于BPMN2.0标准自研的道路。

倒不是有重造一个Activiti的雄心壮志，而其实质是对Activiti进行功能裁剪，只实现了一些必要的标准。

关于此工单系统的架构设计将会分三篇文章讲解，此篇文章将着重介绍我用到了哪些BPMN2.0标准元素。

二、工作流定义语言（WDL）

Workflow Definition Language（以下简称WDL），意思是工作流定义语言，属于个人自创，并非官方术语，只是想在团队内统一语言而已。

沿袭Activiti的设计实现，WDL也是基于XML的。

在工单系统里面，笔者实现了以下8种基本元素：

下面对WDL的组成部分进行介绍：

1、根节点，由一对definitions标签组成。

<definitions id="def" name="工作流程配置"> </definitions>

2、流程定义节点，由一对process标签表示，与其下属子节点组成一个完整的流程。
值得一提的是，BPMN2.0标准中是允许subProcess（子流程）存在的，这个feature在此工单系统里并未实现。

<process id="verify_work" name="用户审核流程"> </process>

3、空开始事件节点，通常表示一个流程的开始。

<startEvent id="start" name="开始事件"/> 

4、定时事件定义，不可单独存在，其效果是在其他事件的基础上加了一个定时器，典型的应用是下面将提到的定时边界事件。

<timerEventDefinition>     
    <!-- 时间点 或者 cron表达式 -->
    <timeDuration>${duration}</timeDuration>   
</timerEventDefinition> 

5、定时边界事件。

边界事件都是捕获事件，它会附在一个节点上，当节点运行时，事件会监听对应的触发类型。 当边界事件被捕获，节点就会中断运行，同时执行事件的后续流程。

定时边界事件可以理解为一个暂停等待警告的时钟。当流程执行到绑定了边界事件的环节， 会启动一个定时器。

当定时器触发时，环节就会中断，并沿着定时边界事件的外出连线继续执行。

<boundaryEvent id="escalationTimer" cancelActivity="true" attachedToRef="userTask">
    <!-- cancelActivity表示是否会中断边界事件所依附的任务 -->   
    <timerEventDefinition>       
        <timeDuration>0 15 10 * * ? *</timeDuration>   
    </timerEventDefinition> 
</boundaryEvent>

6、消息（边界）事件，消息的接收和发送要在应用或架构的一层实现的，流程引擎则内嵌其中。

这个元素相较于标准，还是有改动的。消息事件在工单系统中被界定为是一种回调通知的手段，通知的类型有REST和MQ两种方式，通知所携带的参数在params中可被定义，name是参数名。

message标签是唯一一个与process标签同级的标签，message就好比全局变量，可以被WDL中多个元素引用。

以下定义了一个消息体，并在消息边界事件中引用该消息体。

<message id="newInvoice" name="newInvoiceMessage" type="REST | MQ">
   <params>
       <param name="target">${target}</param>
       <param name="a">${a}</param>
       <param name="x">${x}</param>
   </params>
</message>
<boundaryEvent id="boundary" attachedToRef="task" cancelActivity="true">
    <messageEventDefinition messageRef="newInvoice"/>
</boundaryEvent>

7、顺序流程节点，在表现形式上是一个单向箭头，因此需要定义两端的元素。起始元素用sourceRef属性定义，指向元素用targetRef属性定义，其值都是元素的id属性值。由此也可以看出，顺序流上的基本元素通常都需要有id属性进行标识的，而且最好不要重复，避免混淆。

<sequenceFlow id="flow1" sourceRef="ss" targetRef="tt" />

8、 条件流程节点，意思满足某种条件才通向对应的顺序流。

<sequenceFlow id="flow1" sourceRef="exclusiveGw" targetRef="task1">
    <conditionExpression>${condition}</conditionExpression>
</sequenceFlow>

9、用户任务，表示需要工作人员实际操作推动的任务节点。

BPMN2.0标准中有很丰富的任务类型，诸如脚本任务，Java服务任务，邮件任务等等，Activiti也扩展出来了Mule任务，Camel任务等。

而在工单系统中，只需要用到用户任务，搭配其他事件，即可很好的满足业务需求。

<userTask id="task" name="verify_task"/>

10、排他性网关节点，就像程序的if-else的判断，连接排他性网关的众多分支，最终只会走向其中一个分支。

<exclusiveGateway id="xgid" name="Request approved" default="sf"/>  <!-- default表示默认流程 -->

11、并行性网关节点，和排他性网关是对立的，连接并行性网关的众多分支将会同时执行。

<parallelGateway id="pgid" name="gname"/>

12、空结束事件节点，通常作为一个流程的结束。

<endEvent id="end" name="结束事件"/>

补充说明：

在上述的定时事件，消息定义，顺序流等元素均用到了同一种取值方式，即我们常见的${value}形式，并非用到了spring相关的解析手段，而是受到Activiti的启发，使用的是JUEL工具对表达式进行解析和执行。

在WDL中，不需要太复杂的表达式，支持简单的取值和逻辑运算即可，如：${name}，${approved==true}。

三、实例讲解

为了加深对上述元素的理解，笔者挑了5个具有代表性的实例，展示其WDL的内容，实例配图均来自这份文档。

需要注意的是，definitions下面的子节点不讲究先后顺序，不一定要按流程走向书写WDL。个人习惯是先定义节点元素，然后用顺序流（sequenceFlow）进行连接。

这种情况比较简单，只有一个开始节点和一个任务节点。

<definitions id="def" name="工作流程配置"> 
    <process id="verifyCredit" name="verify credit"> 
        <startEvent id="start" name="开始"/> 
        <userTask id="unkown" name=""/> 
        <sequenceFlow id="flow1" sourceRef="start" targetRef="unkown"> 
            <conditionExpression>${condition}</conditionExpression> 
        </sequenceFlow> 
    </process> 
</definitions>

这是一个典型的单支顺序流程。

<definitions id="def" name="工作流程配置"> 
    <process id="pid" name="my process"> 
        <startEvent id="start" name="开始"/> 
        <userTask id="write" name="Write monthly financial report"/> 
        <userTask id="verify" name="Verify monthly financial report"/> 
        <sequenceFlow id="flow1" sourceRef="start" targetRef="write"/> 
        <sequenceFlow id="flow2" sourceRef="write" targetRef="verify"/> 
        <sequenceFlow id="flow2" sourceRef="verify" targetRef="end"/> 
        <endEvent id="end"/> 
    </process> 
</definitions>

此处出现了多分支情况，并且定义了一个defaultFlow，类似于：

if (conditionA) {
    doTask1
} else if (conditionB) {
    doTask3
} else {
    doTask2
}

不难看出，排他性网关一般都会伴随一个defaultFlow，以下是WDL内容。

<definitions id="def" name="工作流程配置"> 
    <process id="pid" name="my process"> 
        <startEvent id="start" name="开始"/> 
        <userTask id="t1" name="Task1"/> 
        <userTask id="t2" name="Task2"/> 
        <userTask id="t3" name="Task3"/> 
        <exclusiveGateway id="xgid" name="Exclusive Gateway" default="t2"/> 
        <sequenceFlow id="flow1" sourceRef="xgid" targetRef="t1"> 
            <conditionExpression>${conditionA}</conditionExpression> 
        </sequenceFlow> 
        <sequenceFlow id="flow2" sourceRef="xgid" targetRef="t2"/> 
        <sequenceFlow id="flow1" sourceRef="xgid" targetRef="t3"> 
            <conditionExpression>${conditionB}</conditionExpression> 
        </sequenceFlow> 
    </process> 
</definitions>

到此处为止，算是可以看到一个完整的流程定义了，有开始和结束，各个任务节点，以及分支。

<definitions id="def" name="工作流程配置"> 
    <process id="verifyCredit" name="verify credit"> 
        <startEvent id="start" name="开始"/> 
        <userTask id="verifyCreditHistory" name="Verify credit history"/> 
        <sequenceFlow id="verify_flow" sourceRef="start" targetRef="verifyCreditHistory"/> 
        <exclusiveGateway id="approve" name="approve or not"/> 
        <sequenceFlow id="end_flow" sourceRef="verifyCreditHistory" targetRef="approve">
        <userTask id="contact" name="Contact customer for further information"/> 
        <sequenceFlow id="disapprove_flow" sourceRef="approve" targetRef="contact"> 
            <conditionExpress>${approve==false}</conditionExpress> 
        </sequenceFlow> 
        <sequenceFlow id="end_flow" sourceRef="contact" targetRef="end1"> 
        <endEvent id="end1"/> 
        <sequenceFlow id="approve_flow" sourceRef="contact" targetRef="end2"> 
            <conditionExpress>${approve==true}</conditionExpress> 
        </sequenceFlow> 
        <endEvent id="end2"/> 
    </process> 
</definitions>

这种情况是包含了一个定时边界事件，如果cancelActivity="false"，那么情况就变得较为复杂了，因为有两处结束节点，cancelActivity="true"的时候，则只在一处结束。

<definitions id="def" name="工作流程配置"> 
    <process id="verifyCredit" name="verify credit"> 
        <startEvent id="start" name="开始"/> 
        <userTask id="firstLineSupport" name="First line support"/> 
        <boundaryEvent id="escalationTimer" cancelActivity="true" attachedToRef="firstLineSupport"> 
            <timerEventDefinition> 
                <timeDuration>2017-02-12 12:00:00</timeDuration> 
            </timerEventDefinition> 
        </boundaryEvent> 
        <sequenceFlow id="flow1" sourceRef="start" targetRef="firstLineSupport"/> 
        <sequenceFlow id="flow2" sourceRef="firstLineSupport" targetRef="end1"/> 
        <endEvent id="end1"/> 
        <userTask id="secondLineSupport" name="Second line support"/> 
        <sequenceFlow id="flow3" sourceRef="firstLineSupport" targetRef="secondLineSupport"/> 
        <sequenceFlow id="flow4" sourceRef="secondLineSupport" targetRef="end2"/> 
        <endEvent id="end2"/>
    </process>
</definitions>

到此，工单系统所需的基础知识就讲解完毕了。整体感觉，BPMN2.0还是简单易懂的，并且能覆盖到绝大多数工单流程，其能成为业内标准，也是自有一番道理的。