一種基于流程模型的構(gòu)件組裝方法

邢瑩師本慧陳金勇

（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北石家莊050081）

一種基于流程模型的構(gòu)件組裝方法

邢瑩師本慧陳金勇

（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北石家莊050081）

為了實現(xiàn)構(gòu)件組裝的規(guī)范性與靈活性，提出了一種基于流程模型的構(gòu)件組裝方法。在分析了構(gòu)件組裝機(jī)制與組裝方式的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了流程模型以維護(hù)業(yè)務(wù)流程，給出了基于流程模型的構(gòu)件設(shè)計方案，設(shè)計了功能構(gòu)件與流程控制構(gòu)件，并采用基于流程模型的構(gòu)件組裝技術(shù)實現(xiàn)了衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)，同時總結(jié)了其優(yōu)勢。

構(gòu)件業(yè)務(wù)流程構(gòu)件組裝流程控制構(gòu)件

1 引言

目前主流構(gòu)件模型都是面向?qū)ο蟮腫1]，如CORBA[2]、COM[3]等公共構(gòu)件對象模型規(guī)范都著重規(guī)范構(gòu)件之間的交互，將構(gòu)件接口、描述語言標(biāo)準(zhǔn)化，為構(gòu)件規(guī)范性的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)，但并沒有對構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行約束，也沒有統(tǒng)一的構(gòu)件組裝與系統(tǒng)集成規(guī)范[4]。因此現(xiàn)在有許多針對構(gòu)件組裝的實現(xiàn)機(jī)制與方法的研究，從數(shù)據(jù)流[5]、工作流[6]和業(yè)務(wù)對象等方面進(jìn)行構(gòu)件組裝的研究[7]，但這些構(gòu)件組裝方法無法適用于大量數(shù)據(jù)交互、多任務(wù)重構(gòu)、流程靈活擴(kuò)展等情況。

因此本文提出了一種基于流程模型的構(gòu)件組裝方法，建立業(yè)務(wù)節(jié)點模型對業(yè)務(wù)對象進(jìn)行建模，以元數(shù)據(jù)為驅(qū)動，通過流程模型實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能與業(yè)務(wù)流程的分離，達(dá)到業(yè)務(wù)流程的靈活配置、業(yè)務(wù)功能服務(wù)的定制等目的。

2 構(gòu)件的組裝方式

構(gòu)件組裝實際上是通過建立構(gòu)件之間的調(diào)用關(guān)系使用構(gòu)件來構(gòu)造軟件系統(tǒng)。構(gòu)件組裝機(jī)制對構(gòu)件的調(diào)用關(guān)系和依賴關(guān)系進(jìn)行定義與管理從而達(dá)到構(gòu)件連接和集成的需要。構(gòu)件的組裝涉及多個構(gòu)件，由于各軟件系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需要，各個構(gòu)件之間調(diào)用關(guān)系存在著多樣性：構(gòu)件調(diào)用關(guān)系分為順序調(diào)用、并行調(diào)用、選擇調(diào)用以及循環(huán)調(diào)用等4種調(diào)用方式[8]。

順序調(diào)用是指一個構(gòu)件P執(zhí)行完成功能后直接調(diào)用另一個構(gòu)件Q執(zhí)行任務(wù)，這一過程的實現(xiàn)對應(yīng)著構(gòu)件的順序組裝。在進(jìn)行構(gòu)件的順序組裝時要實現(xiàn)構(gòu)件接口的匹配與連接，調(diào)用的構(gòu)件P與被調(diào)用的構(gòu)件Q之間接口方向、參數(shù)等屬性相匹配。構(gòu)件P調(diào)用構(gòu)件Q提供的服務(wù)。在順序調(diào)用的過程中，每個構(gòu)件只能調(diào)用一個構(gòu)件，一個構(gòu)件也只能被一個構(gòu)件調(diào)用。

并行調(diào)用是指一個構(gòu)件M執(zhí)行完成功能后同時調(diào)用構(gòu)件P和構(gòu)件Q兩個構(gòu)件，這一過程的實現(xiàn)對應(yīng)著構(gòu)件的并行組裝。在進(jìn)行構(gòu)件的并行組裝時要實現(xiàn)構(gòu)件M與構(gòu)件P、構(gòu)件Q的接口匹配與連接。

選擇調(diào)用是指一個構(gòu)件M執(zhí)行完成功能后有選擇地調(diào)用另一個構(gòu)件，如條件滿足則調(diào)用構(gòu)件P，若不滿足條件則調(diào)用構(gòu)件Q，這一過程的實現(xiàn)對應(yīng)著構(gòu)件的選擇組裝。在進(jìn)行構(gòu)件的選擇組裝時要實現(xiàn)構(gòu)件M與構(gòu)件P或構(gòu)件M與構(gòu)件Q的接口匹配與連接。

循環(huán)調(diào)用是指單個構(gòu)件或多個構(gòu)件組成的復(fù)合構(gòu)件進(jìn)行多次自身調(diào)用直至滿足條件，跳出循環(huán)，這一過程的實現(xiàn)對應(yīng)著構(gòu)件的循環(huán)組裝，與選擇組裝過程類似。

3 流程模型

為了便于構(gòu)件的組裝，本文設(shè)計了流程模型以規(guī)范軟件系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)對構(gòu)件組裝順序進(jìn)行定義和管理，將業(yè)務(wù)邏輯與功能實現(xiàn)分離，最終實現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)定制服務(wù)的構(gòu)件組裝。流程模型是對業(yè)務(wù)流程定義的基本元素和規(guī)則的抽象，并加以一般性描述，用于指導(dǎo)業(yè)務(wù)流程管理與構(gòu)件組裝過程建模。在流程模型中，一系列業(yè)務(wù)流程節(jié)點構(gòu)成一個業(yè)務(wù)流程，其中每個節(jié)點都與一個構(gòu)件對應(yīng)關(guān)聯(lián)。業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行就是流程中各個構(gòu)件按次序被調(diào)用以實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的過程。流程模型負(fù)責(zé)管理控制業(yè)務(wù)流程，構(gòu)件負(fù)責(zé)實現(xiàn)功能，因此流程模型的設(shè)計將流程邏輯從業(yè)務(wù)功能中剝離出來，有利于服務(wù)的定制與業(yè)務(wù)的重構(gòu)。

業(yè)務(wù)節(jié)點是組成業(yè)務(wù)流程的基本單元，流程模型由一個或多個業(yè)務(wù)節(jié)點組成，每個業(yè)務(wù)節(jié)點對應(yīng)綁定一個構(gòu)件。當(dāng)一個業(yè)務(wù)流程需要多個構(gòu)件協(xié)作完成時，流程模型不僅是這些構(gòu)件對應(yīng)的節(jié)點模型集合，而且同時為節(jié)點模型的調(diào)用次序提供上下文環(huán)境，包括按序調(diào)用各個節(jié)點模型的相關(guān)數(shù)據(jù)。流程模型的組成如圖1所示。

圖1 流程模型構(gòu)成圖

流程模型由節(jié)點模型和調(diào)用策略組成。業(yè)務(wù)節(jié)點表示待組裝的構(gòu)件，負(fù)責(zé)綁定構(gòu)件、維護(hù)構(gòu)件的上下文與業(yè)務(wù)流程上下文關(guān)系。調(diào)用策略包括順序調(diào)用、并行調(diào)用、選擇調(diào)用和循環(huán)調(diào)用等4種方式以及調(diào)用條件。節(jié)點模型中包含了流程節(jié)點與構(gòu)件的關(guān)聯(lián)關(guān)系、構(gòu)件執(zhí)行的上下文等信息，圖2為流程模型邏輯運行圖。

圖2 流程模型邏輯運行圖

4 構(gòu)件設(shè)計

基于流程模型進(jìn)行構(gòu)件組裝是流程控制與構(gòu)件化軟件思想結(jié)合的產(chǎn)物，以流程模型的方式對構(gòu)件調(diào)用與組裝進(jìn)行靈活的構(gòu)建與配置，從而達(dá)到軟件系統(tǒng)構(gòu)件化的目標(biāo)。在基于流程模型的構(gòu)件組裝機(jī)制中，構(gòu)件模型、構(gòu)件接口與流程模型共同形成了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件模型為構(gòu)件組裝提供基石，構(gòu)件接口連接是構(gòu)件組裝的實現(xiàn)，而流程模型為構(gòu)件組裝提供了組織管理的方式。因此本文設(shè)計了功能構(gòu)件和流程控制構(gòu)件2種構(gòu)件以完成軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)。功能構(gòu)件用于完成系統(tǒng)的基本功能，同時向流程控制構(gòu)件注冊其提供的服務(wù)，而流程控制構(gòu)件負(fù)責(zé)管理功能構(gòu)件的調(diào)用順序，從而達(dá)到流程控制的目的，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的定制。功能構(gòu)件的定義如下：

每個構(gòu)件都必須聲明一個基本接口BaseInterface，用于向流程控制構(gòu)件聲明自身所提供的服務(wù)，同時提供獲取與當(dāng)前構(gòu)件應(yīng)用相關(guān)的構(gòu)件，啟動相應(yīng)構(gòu)件，加載相應(yīng)資源以及獲取當(dāng)前構(gòu)件的擴(kuò)展和擴(kuò)展點的功能。在流程控制構(gòu)件的設(shè)計中，采用流程模型建立業(yè)務(wù)流程完成對功能構(gòu)件的服務(wù)順序調(diào)用，采用業(yè)務(wù)流程鏈表的形式實現(xiàn)功能構(gòu)件的順序調(diào)用，最終完成構(gòu)件組裝。圖3為流程控制構(gòu)件的流程模型。

圖3 構(gòu)件組裝機(jī)制

在流程模型中，每個業(yè)務(wù)節(jié)點對應(yīng)著一個功能構(gòu)件，節(jié)點的連接順序?qū)嶋H上就是功能構(gòu)件的調(diào)度順序。因此，在業(yè)務(wù)節(jié)點中應(yīng)聲明其節(jié)點本身信息、對應(yīng)的功能構(gòu)件的信息、功能構(gòu)件部署的IP地址、端口號以及TCP鏈接還是UPD鏈接，同時還在業(yè)務(wù)節(jié)點中保存業(yè)務(wù)流程鏈表信息。由于構(gòu)件有順序、并行或循環(huán)等多種組裝模式，業(yè)務(wù)節(jié)點模型用后節(jié)點集合維護(hù)著多個后節(jié)點信息。業(yè)務(wù)節(jié)點的定義如下：

在構(gòu)件組裝與軟件集成的過程中，流程控制構(gòu)件首先要讀取流程模型中業(yè)務(wù)流程信息，對在已聲明服務(wù)的功能構(gòu)件中進(jìn)行服務(wù)對偶和接口連接，創(chuàng)建業(yè)務(wù)流程鏈表，設(shè)置功能構(gòu)件調(diào)度順序，創(chuàng)建功能構(gòu)件運行環(huán)境，并傳遞給流程首節(jié)點的功能構(gòu)件，以元數(shù)據(jù)驅(qū)動工作流程，同時元數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)功能提供數(shù)據(jù)源。

5 構(gòu)件組裝的應(yīng)用

由于。測處理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量大，如果。測處理流程采用消息傳遞機(jī)制負(fù)責(zé)各個構(gòu)件之間的交互通信，則會出現(xiàn)等待數(shù)據(jù)時內(nèi)存浪費和網(wǎng)絡(luò)擁堵，因此在研制衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)的過程中，采用了構(gòu)件化的思想進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計與軟件的開發(fā)，在進(jìn)行系統(tǒng)集成與構(gòu)件組裝時采用基于流程模型的構(gòu)件組裝。

圖4 衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)的構(gòu)件組成圖

衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)是處理衛(wèi)星下傳。測數(shù)據(jù)，進(jìn)行衛(wèi)星運行狀態(tài)監(jiān)視的系統(tǒng)，有著處理數(shù)據(jù)量大、處理的實時性要求高等特點。衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)由功能構(gòu)件和流程控制構(gòu)件組成，其中功能構(gòu)件負(fù)責(zé)實現(xiàn)。測數(shù)據(jù)接收、處理等業(yè)務(wù)功能，而流程控制構(gòu)件將基于流程模型對功能構(gòu)件進(jìn)行組裝。衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)中所有功能構(gòu)件都遵循功能構(gòu)件規(guī)范實現(xiàn)，并通過BaseInterface()接口將本功能構(gòu)件的接口標(biāo)識、提供的服務(wù)以及構(gòu)件運行的上下文等信息注冊到流程控制構(gòu)件中，流程控制構(gòu)件通過對接口標(biāo)識表的管理維護(hù)，可對各個功能構(gòu)件的服務(wù)進(jìn)行對偶，并進(jìn)行接口連接。同時流程控制構(gòu)件基于流程模型，對。測數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行配置，建立。測數(shù)據(jù)處理的業(yè)務(wù)流程鏈表并在各個功能構(gòu)件中進(jìn)行傳遞完成。測數(shù)據(jù)處理的業(yè)務(wù)流程。

在對。測數(shù)據(jù)處理進(jìn)行流程建模時，結(jié)合已開發(fā)的構(gòu)件庫，使用可視化流程編輯界面對。測處理流程進(jìn)行配置，調(diào)度。測數(shù)據(jù)處理的各個功能構(gòu)件，以完成構(gòu)件的組裝與系統(tǒng)的集成，同時將業(yè)務(wù)流程以XML文件的形式保存，以供流程控制構(gòu)件讀取。圖5為流程模型的可視化編輯界面。

6 構(gòu)件組裝的意義

與以往的構(gòu)件組裝模式相比，基于流程模型的構(gòu)件組裝機(jī)制具有以下優(yōu)勢：

⑴支持業(yè)務(wù)流程的重構(gòu)

傳統(tǒng)構(gòu)件組裝在控制各個業(yè)務(wù)功能流轉(zhuǎn)時一般以連接子的形式實現(xiàn)，當(dāng)更改業(yè)務(wù)流程時需要對代碼進(jìn)行改動。而基于流程模型的構(gòu)件組裝結(jié)合構(gòu)件庫使用圖形化的流程編輯界面之間修改業(yè)務(wù)流程，通過流程控制構(gòu)件完成各個功能構(gòu)件的服務(wù)對偶與接口連接，為構(gòu)件使用者屏蔽了構(gòu)件組裝實現(xiàn)的細(xì)節(jié)。

⑵提高了系統(tǒng)處理效率

基于流程模型的構(gòu)件組裝將業(yè)務(wù)流程以流程鏈表的形式傳遞給流程開始節(jié)點，同時流程鏈表在各個功能構(gòu)件間接口進(jìn)行交互，即流程開始后流程控制構(gòu)件不再負(fù)責(zé)流程消息的傳遞，減少了構(gòu)件之間交互操作，降低了構(gòu)件的等待空閑，適用于如衛(wèi)星。測處理等大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理過程。

⑶提供了新型構(gòu)件的組裝思路

傳統(tǒng)的構(gòu)件組裝機(jī)制一般以連接子或接口調(diào)用的形式實現(xiàn)。而基于流程模型的構(gòu)件組裝通過將流程模型中節(jié)點模型映射到相應(yīng)的功能構(gòu)件就可實現(xiàn)構(gòu)件的靈活組裝。

⑷降低粒度，提高重用性

流程模型的創(chuàng)建可簡化構(gòu)件中的業(yè)務(wù)流程，從而原有完成某項業(yè)務(wù)的復(fù)雜構(gòu)件可被細(xì)分為多個實現(xiàn)單一功能的簡單構(gòu)件，這些簡單構(gòu)件能通過不同的流程模型組裝成能實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)功能的復(fù)合構(gòu)件，在一定程度上提高了已開發(fā)構(gòu)件的重用性。

7 結(jié)束語

本文在研究了構(gòu)件組裝、流程控制等技術(shù)后，提出了一種基于流程模型的構(gòu)件組裝機(jī)制，為按照公共構(gòu)件對象模型規(guī)范創(chuàng)建的構(gòu)件的一種組裝的方法，實現(xiàn)了構(gòu)件組裝的靈活重構(gòu)與功能擴(kuò)展。同時，給出了基于流程模型組裝構(gòu)件的優(yōu)勢，并經(jīng)過圖形化組裝方式快速集成各個型號的衛(wèi)星。測處理系統(tǒng)，證明了基于流程模型的構(gòu)件組裝的可行性。

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A Component Assembly Method Based on Process Model

XING Ying,SHI Ben-hui,CHEN Jin-yong
(The 54th Research Institute of CETC,Shijiazhuang Hebei 050081,China)

In order to implement the normalization and flexibility of component assembly,this paper proposes a component assembly method based on process model.By analyzing component assembly mechanism and assembly method,this paper creates a process model to maintain the business process,gives the component design plan based on the process model,designs the functional component and the flow-controlled component,uses the component assembly technology based on process model to implement the satellite telemetry processing system,and summaries its advantages.

component;business flow;component assembly;flow-controlled component

TP319

A

1008-1739（2015）08-41-4

定稿日期：2015-03-26