作者 ｜ vivo 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器團(tuán)隊- Cheng Wangrong

本文分析了在營銷自動化業(yè)務(wù)引入工作流技術(shù)的背景和工作流引擎的介紹，同時介紹了幾種業(yè)界流行的開源工作流引擎特點，以及在項目自研開發(fā)過程中的設(shè)計思路和總結(jié)思考。

一、業(yè)務(wù)背景

營銷自動化平臺可以支持不同用戶生命周期的活動旅程策略配置 ，根據(jù)用戶觸發(fā)的不同活動行為，進(jìn)行差異化的營銷觸達(dá)方案。同時各種類型活動的具體執(zhí)行過程中也有不同的業(yè)務(wù)處理流程（比如審批流程和業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)）。業(yè)務(wù)流程復(fù)雜多樣，需求變更頻繁，項目開發(fā)過程中會有以下痛點：

1. 項目交付周期長：一個完整的業(yè)務(wù)流程需要從頭開始按版本迭代，開發(fā)時間長，成本高。
2. 功能重復(fù)開發(fā)測試：業(yè)務(wù)之間會摻雜著很多共性的流程，導(dǎo)致大量重復(fù)性開發(fā)測試工作，效率低。
3. 維護(hù)成本高：隨著項目業(yè)務(wù)的逐步發(fā)展，業(yè)務(wù)流程逐步積累，可維護(hù)性下降，系統(tǒng)改動牽一發(fā)而動全身。

如何將業(yè)務(wù)邏輯從控制流中剝離出來，讓產(chǎn)研人員更聚焦于業(yè)務(wù)的實現(xiàn)是需要重點解決的問題。而傳統(tǒng)OA領(lǐng)域使用的是久經(jīng)考驗的業(yè)務(wù)流程管理解決方案 —— 工作流（Workflow）。工作流是一套工業(yè)級的解決方案，由工作流管理聯(lián)盟（WfMC）制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)。

二、工作流介紹

2.1 工作流定義

工作流（Workflow）—— 對工作流程及其各操作步驟之間業(yè)務(wù)規(guī)則的抽象，將流程中的工作組織邏輯和規(guī)則進(jìn)行建模，交由計算機(jī)進(jìn)行自動處理。

工作流的本質(zhì)思想是：通過預(yù)定義的工作流程模板，對現(xiàn)實活動進(jìn)行實例化的過程。簡單說就是通過預(yù)設(shè)的格式或者可視化配置好流程的模板（比如一種分享活動的運行流程模板），使用時通過該模板構(gòu)造出一個流程實例對象，通過實例對象完成活動運行跟蹤和回溯。

2.2 工作流參考模型

WfMC工作流管理聯(lián)盟為工作流制定了參考模型，其核心就是中間的工作流引擎，工作流引擎提供流程定義工具（接口1）、給使用者提供信息查詢（接口2）、調(diào)用外部應(yīng)用（接口3）、整合其他工作流（接口4）和監(jiān)控管理（接口5）的能力。  對于大多數(shù)工作流產(chǎn)品而言，重點關(guān)注的是接口1和接口2的實現(xiàn)。

2.3 工作流引擎關(guān)鍵特性

1. 流程可視化提供可視化的流程搭建，流程視圖查看能力，以及實時觀測任務(wù)運行能力。  
2. 業(yè)務(wù)可編排復(fù)用將公共業(yè)務(wù)進(jìn)行組件化，可以支持任務(wù)的自由編排，自由搭建出適合的業(yè)務(wù)的不同流程。
3. 業(yè)務(wù)和控制分離將流程的控制（如流轉(zhuǎn)、判斷、循環(huán)、重試等）的任務(wù)交由工作流負(fù)責(zé)，讓使用者聚焦于核心業(yè)務(wù)邏輯。

2.4 工作流引擎的類型

對于工作流的類型沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)，按照流程任務(wù)節(jié)點特性可以分為：

• 順序工作流順序工作流的運行方式類似一種特定的流程圖，上一個流程任務(wù)完成后依次進(jìn)入下一個流程任務(wù)，過程不可逆。

• 狀態(tài)機(jī)工作流狀態(tài)機(jī)工作流側(cè)重關(guān)注的是流程任務(wù)的狀態(tài)，驅(qū)使任務(wù)狀態(tài)發(fā)生變化的因素一般為外部事件，即事件驅(qū)動的方式，驅(qū)使任務(wù)節(jié)點從一個狀態(tài)運行到另外一個狀態(tài)，節(jié)點間可逆。

• 規(guī)則驅(qū)動工作流側(cè)重于節(jié)點的運轉(zhuǎn)規(guī)則，基于業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行工作流程的執(zhí)行，在處理具有明確目標(biāo)但“規(guī)則”或規(guī)范級別不同的各種項目時，規(guī)則驅(qū)動的工作流非常有用。

可以看到不同類型的工作流不是完全割裂的，狀態(tài)機(jī)工作流中也可以結(jié)合著條件和規(guī)則進(jìn)行操作節(jié)點轉(zhuǎn)換的過程。在軟件開發(fā)中，一般會考慮結(jié)合狀態(tài)機(jī)和規(guī)則驅(qū)動的工作流。

2.5 工作流引擎和狀態(tài)機(jī)的差異

在之前的文章里面，我們有對狀態(tài)機(jī)和工作流引擎做過一次簡單的對比，事實上，兩者之間并不是一個完全對等的概念：

1. 狀態(tài)機(jī)是系統(tǒng)狀態(tài)以及這些狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學(xué)計算模型，而工作流是對整體工作流程及其各操作步驟之間業(yè)務(wù)邏輯和規(guī)則的抽象建模。 
2. 狀態(tài)機(jī)模式是事件驅(qū)動型，大多通過外部事件觸發(fā)狀態(tài)的自動流轉(zhuǎn)；工作流引擎更側(cè)重于描述預(yù)定義流程任務(wù)完成之后的自動流轉(zhuǎn)，可預(yù)測性會更強(qiáng)。
3.  從適用場景的復(fù)雜性上看，直接使用狀態(tài)機(jī)的方式可以清晰地描繪出所有可能的狀態(tài)以及導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的事件，適用于解決單維度、復(fù)雜度不高的業(yè)務(wù)問題，發(fā)揮靈活輕便的特點；工作流引擎則更適合復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程管理，解決如大型CRM復(fù)雜度更高的流程自動化問題，聚焦于改善整體業(yè)務(wù)流程的效率。
4. 工作流引擎是可以在狀態(tài)機(jī)的結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建，事實上很多開源的工作流引擎也都是基于狀態(tài)機(jī)的實現(xiàn)方式。

了解了工作流的基本特點和使用場景之后，我們來看一下比較流行的開源工作流引擎。   

三、開源工作流引擎

?

四、工作流引擎自研設(shè)計

4.1 使用開源工作流引擎的問題

1. 開源工作流最大的優(yōu)勢是可以借助開源的資源，開箱即用，功能全面，但是與之帶來的是附帶的配置和表數(shù)量比較多的維護(hù)問題。以Activiti為例，使用Activiti7.0版本至少要引入二十多張表，雖然說看似是無侵入的方式，但是系統(tǒng)演進(jìn)和維護(hù)過程中有一定的成本。特別是業(yè)務(wù)流程實例很多的時候，開發(fā)人員需要對表邏輯有更深的把控。
2. 由于業(yè)務(wù)的客觀獨特性，作為業(yè)務(wù)流程組件，一般都需要根據(jù)自身業(yè)務(wù)進(jìn)行二次開發(fā)適配。 比如需要根據(jù)自身組織架構(gòu)，進(jìn)行流程節(jié)點用戶角色權(quán)限的管控；將自身的業(yè)務(wù)能力插件化，加入工作流程配置中，進(jìn)行攔截回調(diào)等。

4.2 自研引擎核心設(shè)計思路

4.2.1 引擎核心模塊

回歸工作流的本質(zhì)， 工作流是通過預(yù)定義的流程模板，對現(xiàn)實活動進(jìn)行實例化的過程。一個基本的工作流引擎主要包括三大核心部分：

• 流程模板創(chuàng)建根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則和邏輯，創(chuàng)建流程模板，設(shè)置每一個節(jié)點的操作和變更路徑。基于模板創(chuàng)建，可以延伸出流程設(shè)計器、插件式節(jié)點，多樣化的模板文件格式、模板持久化等。

• 流程實例發(fā)布根據(jù)流程模板，創(chuàng)建一個流程實例，流程模板和流程實例的關(guān)系類似類和對象的關(guān)系。比如說工單系統(tǒng)管理員定義好一個審批流模板（流程模板），用戶點擊創(chuàng)建一個工單（流程實例）?；诹鞒虒嵗l(fā)布，又可以延伸出實例實時觀測，節(jié)點變遷記錄回溯，實例狀態(tài)持久化，失敗重試，事務(wù)控制等。

• 任務(wù)流程執(zhí)行創(chuàng)建好流程實例之后，流程實例只需要按照流程模板的定義獨立執(zhí)行各自實例的任務(wù)，不同的實例之間互不影響，完成各自實例的生命周期。

4.2.2 引擎核心設(shè)計

① 應(yīng)用容器啟動時，加載流程引擎環(huán)境配置，包括解析器構(gòu)造，流程引擎上下文，流程定義文件路徑等。

② 讀取定好的流程定義文件，進(jìn)行流程節(jié)點解析，構(gòu)建好執(zhí)行上下文，將流程節(jié)點放到內(nèi)存緩存中。

③ 業(yè)務(wù)側(cè)進(jìn)行流程創(chuàng)建，啟動一個新的流程實例，同時將業(yè)務(wù)流程和流程實例進(jìn)行綁定。

④ 運行流程實例各個節(jié)點，將每個流程節(jié)點進(jìn)行持久化保存。

4.3 具體實踐

① 引擎核心服務(wù)。

引擎操作的主要對外接口，包括啟動流程實例，和獲取相關(guān)流程定義模板，流程實例，流程節(jié)點的服務(wù)。

public interface FlowEngine {
    /**
     * 根據(jù)流程定義key，參數(shù)列表啟動流程實例
     *
     */
    FlowInstance startInstance(String processDefKey, Map<String, Object> args);
    /**
     * 根據(jù)流程定義主鍵ID，參數(shù)列表執(zhí)行流程任務(wù)（推動流程自動流轉(zhuǎn)）
     * 統(tǒng)一事務(wù)控制
     */
    void execInstance(Long instanceId, Map<String, Object> args) throws FlowAuthorityException;
     /**
     * 獲取流程定義process服務(wù)
     *
     */
    ProcessService process();
    /**
     * 獲取流程實例服務(wù)
     *
     */
    InstanceService instance();
    /**
     * 獲取任務(wù)節(jié)點服務(wù)
     *
     */
    TaskService task();
}

② 流程定義服務(wù)。

主要是針對流程定義模板的創(chuàng)建和發(fā)布，可以根據(jù)具體的實現(xiàn)類來支持不同的創(chuàng)建方式。

public interface ProcessService {  
   /**
     * 創(chuàng)建流程定義模板
     *
     */
    void create(String definition);
   /**
     * 發(fā)布流程定義模板
     *
     */
    void deploy(String fileName);
    /**
     * 獲取流程key對應(yīng)的流程定義
     */
    FlowProcess getProcessByDefKey(String processDefKey);
}

③ 流程實例服務(wù)。

提供流程實例創(chuàng)建持久化和流程實例執(zhí)行的入口。

public interface InstanceService {
    /**
     * 創(chuàng)建流程實例
     *
     */
    FlowInstance createInstance(FlowProcess process, Map<String, Object> args);
    /**
     * 執(zhí)行流程實例
     *
     * @param instanceId 流程實例id
     */
    void exec(Long instanceId);
    /**
     * 根據(jù)id獲取流程實例
     *
     * @param instanceId
     * @return
     */
    FlowInstance getById(Long instanceId);
}

?④ 流程任務(wù)節(jié)點服務(wù)。

提供流程節(jié)點具體每個任務(wù)的創(chuàng)建和查詢。

public interface TaskService {
    /**
     * 根據(jù)任務(wù)模型、執(zhí)行對象創(chuàng)建新的任務(wù)
     *
     */
    FlowTask createTask(TaskModel taskModel, Execution execution);
    /**
     * 完成任務(wù)
     *
     */
    FlowTask complete(Long taskId,  Map<String, Object> args);
    /**
     * 獲取流程實例中正在進(jìn)行的任務(wù)
     *
     */
    FlowTask getActiveTask(Long instanceId);
    /**
     * 獲取流程實例上一個已完成的任務(wù)
     *
     */
    FlowHistTask getLastDoneTask(Long instanceId);
}

其中核心的方法就是

• FlowEngine#startInstanceByKey，啟動流程實例?；诹鞒潭x，創(chuàng)建一個流程實例對象。
• FlowEngine#execInstance，執(zhí)行流程實例任務(wù)，通過傳入的上下文參數(shù)（操作人，操作變量等），按照流程定義的節(jié)點任務(wù)，推進(jìn)流程實例的自動流轉(zhuǎn)。

4.4 思考和擴(kuò)展

1. 流程定義解析性能。由于目前設(shè)計是在應(yīng)用啟動時對所有的流程定義文件進(jìn)行加載和解析，流程定義文件過多時會影響應(yīng)用啟動速度，可以通過多線程解析和懶加載（使用時解析）兩種方式進(jìn)行優(yōu)化。
2. 流程定義版本兼容性。由于業(yè)務(wù)流程不是一成不變的，在項目發(fā)展過程中會不斷進(jìn)行迭代，需要對前面不同的流程進(jìn)行兼容。
3. 流程節(jié)點插件化和編排能力。將基礎(chǔ)服務(wù)進(jìn)行提取公用，以支持繪制不同流程的插件化和編排能力。
4. 流程執(zhí)行監(jiān)控能力。對流程任務(wù)節(jié)點執(zhí)行情況進(jìn)行埋點上報，系統(tǒng)自動進(jìn)行監(jiān)測告警。

五、總結(jié)

本文分析了引入工作流引擎的背景，驅(qū)使業(yè)務(wù)邏輯從控制流中剝離出來，讓產(chǎn)研團(tuán)隊更聚焦于業(yè)務(wù)，解決研發(fā)效率低的問題。 

工作流的本質(zhì)思想是通過預(yù)定義的工作流程模板，對現(xiàn)實活動進(jìn)行實例化的過程。一般需要具備流程可視化、業(yè)務(wù)可編排復(fù)用、 業(yè)務(wù)和控制分離的基本能力。一般常見的工作流分為順序工作流、狀態(tài)機(jī)工作流和規(guī)則驅(qū)動工作流，開源工作流框架中最常見的是狀態(tài)機(jī)工作流，利用事件驅(qū)動的方式，驅(qū)使流程運轉(zhuǎn)。

同時簡單介紹了業(yè)界比較流行的幾種開源工作流引擎的特點，結(jié)合開源工作流引擎的特點的問題，并且針對多樣化和迭代頻繁的業(yè)務(wù)流程， 以工作流的本質(zhì)思想為出發(fā)點，我們自研了一套輕量級的工作流引擎，分享了在實踐過程中的設(shè)計思路和總結(jié)思考。