基于WF StateMachine的UML狀態(tài)圖動(dòng)態(tài)構(gòu)建與測(cè)試

摘 要：采用UML分析與設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，業(yè)務(wù)流程經(jīng)過(guò)層層的抽象迭代，缺乏一種透明的業(yè)務(wù)流程實(shí)現(xiàn)。WF提供了可視化的業(yè)務(wù)過(guò)程編程模型，便于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化，在對(duì)比分析WF State Machine和UML狀態(tài)圖的基礎(chǔ)上，研究從UML狀態(tài)圖到WF State Machine業(yè)務(wù)流程映射關(guān)系，選取UML中典型狀態(tài)圖，依據(jù)一定的命名轉(zhuǎn)換規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了從UML狀態(tài)圖分析設(shè)計(jì)到WF狀態(tài)機(jī)業(yè)務(wù)過(guò)程可視化的構(gòu)建，完成了動(dòng)態(tài)測(cè)試。

關(guān)鍵詞：WF；State Machine；UML；狀態(tài)圖

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

Windows Workflow Foundation（WF）是微軟推出的一個(gè)可擴(kuò)展框架，提供了工作流定義的圖形化的工具和界面。WF可將業(yè)務(wù)邏輯作為規(guī)則或條件來(lái)實(shí)現(xiàn)，作為工作流的基本組成。WF中狀態(tài)機(jī)（State Machine）工作流提供的建模類(lèi)型，可以對(duì)事件驅(qū)動(dòng)方式的工作流進(jìn)行建模，State Machine活動(dòng)包含狀態(tài)和組成的狀態(tài)機(jī)邏輯轉(zhuǎn)換?？梢詾闋顟B(tài)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)過(guò)程提供可視化的建模實(shí)現(xiàn)過(guò)程[1-3]。UML提供業(yè)務(wù)過(guò)程建模的分析和設(shè)計(jì)工具，用于企業(yè)信息系統(tǒng)的可視化業(yè)務(wù)流程描述與處理[4，5]，在此過(guò)程中，經(jīng)歷了的層層的業(yè)務(wù)抽象，最后到業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，一旦業(yè)務(wù)流程需要修改，需要不斷迭代完成，缺少一種從業(yè)務(wù)建模到實(shí)現(xiàn)的透明轉(zhuǎn)換過(guò)程，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得。UML中也包含了State Machine的語(yǔ)義描述，便于對(duì)離散事件驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)行為建模[6-8]。

本文在研究UML典型狀態(tài)圖（State Diagram）樣例的基礎(chǔ)上，結(jié)合WF的可視化實(shí)現(xiàn)，探索從UML狀態(tài)圖建模到WF State Machine編程模型的無(wú)縫轉(zhuǎn)換，快速構(gòu)建便于測(cè)試的應(yīng)用程序。

2 映射關(guān)系及典型示例（Mapping relationship and

typical example）

2.1 從UML狀態(tài)圖到WF State Machine的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

UML和WF在狀態(tài)機(jī)的可視化建模及實(shí)現(xiàn)上具有緊密的關(guān)聯(lián)性，從相關(guān)概念的組成和含義幾乎都一一對(duì)應(yīng)，這一點(diǎn)保證了無(wú)縫的轉(zhuǎn)換。如表1所示W(wǎng)F和UML的State Machine相關(guān)組成及含義對(duì)比，可以看出WF和UML中的State Machine都是事件驅(qū)動(dòng)的建模，相當(dāng)于所有狀態(tài)的容器。相比較而已，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，UML中偏重業(yè)務(wù)流程的分析設(shè)計(jì)，而WF中更偏重基于工作流的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。兩者的State（狀態(tài)）都可置于State Machine之中。兩者的Transition（轉(zhuǎn)換）和FinalState（終止?fàn)顟B(tài)）的概念也基本相同。有了相對(duì)應(yīng)的組成，這兩個(gè)之間在可視化的建模中就有了相對(duì)應(yīng)的可視化圖形符號(hào)。

如表2所示，WF和UML State Machine的映射關(guān)系及圖形表示，兩者都包括了開(kāi)始狀態(tài)、狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、結(jié)束狀態(tài)等基本符號(hào)組成，從符號(hào)的表達(dá)到信息的展示，都可以無(wú)縫對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換，從而保證了可視化建模從分析到實(shí)現(xiàn)的一致性。表中基于兩者的基本符號(hào)，初步構(gòu)建了基本圖形結(jié)構(gòu)，可以看出，從形式語(yǔ)義上沒(méi)有任何信息丟失，主要的區(qū)別在于UML中是靜態(tài)的分析、設(shè)計(jì)，WF中可以直接動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)，在下面的基于WF的UML狀態(tài)圖構(gòu)建中會(huì)詳細(xì)分析。

2.2 典型的UML狀態(tài)圖示例

為更好的說(shuō)明基于WF的UML狀態(tài)圖構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)，選取了Rational Rose中典型的狀態(tài)圖，以便于深入的轉(zhuǎn)換說(shuō)明。如圖1所示機(jī)器人自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖，在這個(gè)示例中，顯示了機(jī)器人在轉(zhuǎn)換過(guò)程中涉及的各種狀態(tài)，包含了典型的開(kāi)始狀態(tài)，結(jié)束狀態(tài)、嵌入狀態(tài)、自身轉(zhuǎn)換狀態(tài)、歷史狀態(tài)，以及各種動(dòng)作活動(dòng)（入口動(dòng)作、出口動(dòng)作等）、監(jiān)護(hù)條件和觸發(fā)等。

3 轉(zhuǎn)換構(gòu)建（Convert construction）

依據(jù)前面的映射關(guān)系和命名規(guī)則，如圖2所示，基于WF的UML機(jī)器人自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖頂層映射模型，采用分層逐步迭代的思想，清晰地實(shí)現(xiàn)了頂層模型的映射。由圖中可以看出，UML典型示例中的Start、Movement、FinalState、nestedstates等狀態(tài)，以及相關(guān)的變遷、入口動(dòng)作、監(jiān)護(hù)條件都信息無(wú)損的映射到WF的StateMachine_Automatic Transmission Model for a Robot上。其中UML中Movement狀態(tài)的Transition to Self變遷映射成toSelf變遷，從Movement到FinalState的變遷映射成toFinal變遷。由于UML中Movement狀態(tài)是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)，需進(jìn)一步的分層構(gòu)建。

如圖3所示StateMachine_Movement細(xì)化模型，UML中的Movement復(fù)合狀態(tài)，被構(gòu)建映射為StateMachine_Movement狀態(tài)機(jī)，嵌入的Start、History、Forward、Reverse置于其內(nèi)，相關(guān)的變遷、入口動(dòng)作、監(jiān)護(hù)條件都信息無(wú)損的映射。由于UML中Forward狀態(tài)也是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)，也需要進(jìn)一步的分層構(gòu)建。

如圖4StateMachine_Forward細(xì)化模型，UML中Forward復(fù)合狀態(tài)被映射為StateMachine_Movement狀態(tài)機(jī)，嵌入的First Gear和Second Gear狀態(tài)置于其內(nèi)。

4 動(dòng)態(tài)測(cè)試（Dynamic test）

在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，UML主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)靜態(tài)分析與設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)如圖2—圖4所示的映射，靜態(tài)的UML狀態(tài)圖被映射成WF的狀態(tài)機(jī)可視化動(dòng)態(tài)建模，所見(jiàn)即所得，如圖5基于WF的UML機(jī)器人自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試，構(gòu)建的WF模型在工作流的引擎牽引下就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的運(yùn)行測(cè)試，一定程度上實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)過(guò)程的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程從UML分析設(shè)計(jì)到無(wú)縫實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)論（Conclusion）

對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，從業(yè)務(wù)流程的分析設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)總是存在著信息的丟失和不一致性，探索一種從業(yè)務(wù)分析到實(shí)現(xiàn)的無(wú)縫轉(zhuǎn)換是必要的。本文在分析UML狀態(tài)圖和WF狀態(tài)機(jī)結(jié)合優(yōu)勢(shì)及相關(guān)概念和符號(hào)表示的基礎(chǔ)上，選取Rational Rose中典型的狀態(tài)圖，深入研究了基于WF的UML狀態(tài)圖的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)，從UML狀態(tài)圖中簡(jiǎn)單狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換、入口動(dòng)作，到復(fù)合狀態(tài)的映射，顯式地將業(yè)務(wù)邏輯映射為一定的規(guī)則或條件，構(gòu)建了基于WF的狀態(tài)機(jī)可視化動(dòng)態(tài)模型，基于微軟工作流引擎，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)過(guò)程建模自動(dòng)化測(cè)試，探索了從UML可視化建模分析、設(shè)計(jì)到WF可視化實(shí)現(xiàn)的透明轉(zhuǎn)換具有實(shí)際的意義。

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作者簡(jiǎn)介：

孔令東（1973-），男，博士，講師.研究領(lǐng)域：軟件工程，工作流技術(shù).