流程引擎的架構(gòu)設(shè)計(jì)

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1 什么是流程引擎

流程引擎是一個(gè)底層支撐平臺(tái)，是為提供流程處理而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。流程引擎和流程應(yīng)用，以及應(yīng)用程序的關(guān)系如下圖所示。

常見(jiàn)的支撐場(chǎng)景有：Workflow、BPM、流程編排等。本次分享，主要從 BPM 流程引擎切入，介紹流程引擎的架構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

1.1 什么是流程

1.2 什么是引擎

一般而言，引擎是一個(gè)程序或一套系統(tǒng)的支持部分。常見(jiàn)的程序引擎有游戲引擎、搜索引擎、殺毒引擎等。引擎是脫離具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景的某一類(lèi)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的高度抽象和封裝。
比如，某 OA 公司，封裝了一套審批用的 workflow，實(shí)施人員只需要配置流程和表單即可交付項(xiàng)目。再比如，美國(guó)某公司做了一個(gè) AI 引擎做 NBA（Next Best Action）推薦，封裝了推薦領(lǐng)域的常用算法，在不同的場(chǎng)景自動(dòng)選擇和組合多種算法，進(jìn)行智能推薦。

1.3 流程設(shè)計(jì)器

流程設(shè)計(jì)器是流程和引擎的連接方，用戶通過(guò)流程設(shè)計(jì)器，將某種 layout 和 rule 固化成某種流程，然后通過(guò)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)上下文，使用流程引擎自動(dòng)按照某種固化的流程進(jìn)行執(zhí)行。
我將目前見(jiàn)到的流程設(shè)計(jì)器的理論基礎(chǔ)，分為以下三類(lèi)：1，自定義系；2，UML 中的活動(dòng)圖系；3，BPMN 系。

1.3.1 自定義系

用于 Sagemaker 等場(chǎng)景的 AWS Step Function（自定義流程節(jié)點(diǎn)）

1.3.2 UML Activity Diagram

Flowportal BPM 的流程設(shè)計(jì)器

1.3.3 BPMN 系

activiti 的流程設(shè)計(jì)器

炎黃盈動(dòng)的流程設(shè)計(jì)器

題外話：炎黃盈動(dòng)的流程設(shè)計(jì)器，和 processon 中的流程設(shè)計(jì)器界面幾乎一樣，因?yàn)楸举|(zhì)上是一家的。

2 流程引擎的應(yīng)用

2.1 Workflow

在 workflow 中，流程引擎主要用于支撐流程審批和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛。
國(guó)外產(chǎn)品（開(kāi)源或商用）通常需求和操作比較簡(jiǎn)單，不會(huì)有國(guó)內(nèi)的需求那么復(fù)雜。國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品，經(jīng)歷了眾多客戶的錘煉，功能目前都比較強(qiáng)大。
一般而言，workflow 使用場(chǎng)景最多的是 OA 產(chǎn)品。在 OA 辦公中，包含了企業(yè)辦公中的大量元素，這些元素足夠形成特定的產(chǎn)品，比如門(mén)戶系統(tǒng)、移動(dòng)辦公。在 OA 的項(xiàng)目落地過(guò)程中，結(jié)合行業(yè)、業(yè)務(wù)側(cè)重點(diǎn)又可以形成行業(yè)解決方案和專題方案。
以下是某 OA 公司產(chǎn)品和解決方案。

2.2 BPM（Business Process Management）

Workflow 主要是解決審批和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，而 BPM 主要是解決端到端、信息孤島等問(wèn)題而存在的。大多數(shù)用 BPM 產(chǎn)品的客戶，都是在 BPM 基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)搭建，比如在 BPM 上面搭建 OA、CRM、HR 等系統(tǒng)。
BPM 的使用場(chǎng)景，比 Workflow 更廣泛，BPM 產(chǎn)品中包含大量的和第三方系統(tǒng)交互的組件和自定義 SQL、代碼組件。比如，BPM 系統(tǒng)中的文件觸發(fā)器，可以在海關(guān)等交互場(chǎng)景下，通過(guò)監(jiān)控 FTP 服務(wù)器中的文件，自動(dòng)觸發(fā)流程實(shí)例；可以通過(guò)定時(shí)器 Timer，自動(dòng)每日?qǐng)?zhí)行數(shù)據(jù)同步，并通過(guò) Mail 節(jié)點(diǎn)將同步結(jié)果通知到相關(guān)運(yùn)營(yíng)成員等。

BPM 的應(yīng)用，可以按照?qǐng)?zhí)行前、執(zhí)行中和執(zhí)行后來(lái)劃分。

2.3 流程編排

流程編排是脫離流程業(yè)務(wù)領(lǐng)域的更高一層抽象，使用方可以通過(guò)流程編排系統(tǒng)，結(jié)合自己的業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行業(yè)務(wù)定制。比如，可以將相關(guān)業(yè)務(wù)代碼，封裝成 function，然后通過(guò)云廠商平臺(tái)的 FAAS 平臺(tái)，將不同業(yè)務(wù)的 function 進(jìn)行關(guān)聯(lián)和調(diào)度，從而完成某項(xiàng)任務(wù)。

3 流程引擎的架構(gòu)設(shè)計(jì)

鑒于一些朋友可能沒(méi)有使用和接觸過(guò)流程引擎，先介紹流程引擎的組成單元，再介紹基于某個(gè) BPM 產(chǎn)品的項(xiàng)目是如何進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。我們通過(guò) BPM 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，對(duì)流程引擎的作用有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。另外，搜索公眾號(hào)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師后臺(tái)回復(fù)“9”，獲取一份驚喜禮包。

3.1 BPM 流程引擎的組成單元

1. 組織、角色、用戶、成員的組織架構(gòu)托管；

2. 流程資源文件的配置、校驗(yàn)、存儲(chǔ)和執(zhí)行，對(duì)不同的流程節(jié)點(diǎn)，流程引擎自動(dòng)結(jié)合配置、數(shù)據(jù)處理其對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，流程數(shù)據(jù)自動(dòng)處理；

3. 表單配置、數(shù)據(jù)綁定，表單數(shù)據(jù)的根據(jù)流程配置自動(dòng)處理；

4. 通用的數(shù)據(jù)接口；

3.1.1 組織架構(gòu)的設(shè)計(jì)

3.1.2 流程設(shè)計(jì)器

流程設(shè)計(jì)器包含左側(cè)的分組節(jié)點(diǎn)列表，和右側(cè)的畫(huà)布。左側(cè)的節(jié)點(diǎn)可以如下進(jìn)行設(shè)計(jì)。

問(wèn)題：對(duì)于一個(gè) XML 或 JSON 格式的流程圖，如何進(jìn)行解析？
不同的節(jié)點(diǎn)，按照不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，配置不同的配置項(xiàng)。比如，對(duì)于 Human Node 需要配置審批人，配置審批環(huán)節(jié)的展示表單，審批環(huán)節(jié)能夠修改哪些字段，哪些字段的修改要進(jìn)行留痕等。

3.1.3 表單設(shè)計(jì)器

這種是按照表單相關(guān)數(shù)據(jù)表，生成出一個(gè)表單，然后對(duì)表單字段進(jìn)行配置和數(shù)據(jù)綁定。

這種是 Drag&Drop 控件，然后配置控件的屬性，如綁定字段等。另外，搜索公眾號(hào)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師后臺(tái)回復(fù)“9”，獲取一份驚喜禮包。

這種是 Drag&Drop 控件，無(wú)需關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)表字段的表單

數(shù)據(jù)表生成表單的概要流程如下圖所示。

拖拽控件綁定數(shù)據(jù)表字段的概要流程如下。

拖拽控件無(wú)需綁定數(shù)據(jù)表字段的概要流程。使用 NoSQL 的 Document 記錄或使用 RDS 提供的 JSON 類(lèi)型進(jìn)行保存會(huì)比較方便。

3.1.4 接口設(shè)計(jì)

結(jié)合 Activity 的接口設(shè)計(jì)，如下圖所示

一些系統(tǒng)在創(chuàng)建一個(gè)流程任務(wù)的時(shí)候，要先按照流程模板先創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用示例，再關(guān)聯(lián)發(fā)起人和備注，調(diào)用 RuntimeService，執(zhí)行到 StartNode，這類(lèi)設(shè)計(jì)因人而異，這么做略顯繁瑣。

3.2 基于流程引擎的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)踐

3.2.1 流程項(xiàng)目實(shí)踐流程

1. 確定組織架構(gòu)

2. 確定流程，包括流程布局、審批人設(shè)置、權(quán)限

3. 確定表單信息（字段、類(lèi)型、數(shù)據(jù)源、校驗(yàn)規(guī)則）和表單樣式

4. 確定頁(yè)面布局、樣式、數(shù)據(jù)字段、搜索、導(dǎo)入、導(dǎo)出

5. 報(bào)表

3.2.2 組織架構(gòu)

組織架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，有兩種方法，一種是按照維度進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，另一種是在同一棵組織架構(gòu)樹(shù)下進(jìn)行管理。
按照集團(tuán)、公司、部門(mén)、用戶等不同維度，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，比較常見(jiàn)，這里不做討論。下圖為按維度維護(hù)數(shù)據(jù)的示例。

按照同一棵組織架構(gòu)樹(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，界面一般顯示為左樹(shù)右表。大多數(shù)商業(yè)化產(chǎn)品，都會(huì)將此組織架構(gòu)樹(shù)進(jìn)行內(nèi)存緩存，以方便審批人查找、開(kāi)窗選擇 OrgUnit、Role、User、Member 等場(chǎng)景。Member 的引入是為了解決一人多職等場(chǎng)景。一般發(fā)起流程的時(shí)候，需要帶出發(fā)起人擁有的 Member 列表，從而后續(xù)節(jié)點(diǎn)取合適的審批人。

對(duì)于組織架構(gòu)而言，需要考慮，系統(tǒng)本身要具備 OU 存儲(chǔ)的能力，對(duì)于沒(méi)有組織架構(gòu)的用戶，可以直接在系統(tǒng)的組織架構(gòu)中新建組織架構(gòu)。同時(shí)，對(duì)于已有系統(tǒng)的客戶，可以通過(guò)組織架構(gòu)數(shù)據(jù)同步來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)維護(hù)。對(duì)于用 AD 域內(nèi)部管控的客戶來(lái)說(shuō)，需要具備 AD 域身份認(rèn)證的能力。對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)景，比如用戶是 SaaS 化等復(fù)雜場(chǎng)景，組織架構(gòu)也需要在系統(tǒng)內(nèi)部，支持使用 API 的方式來(lái)獲取組織信息。
所以在組織架構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要使用插件的方式來(lái)做，具體使用哪種插件，可以在配置文件中進(jìn)行配置。以下為一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品的組織架構(gòu)操作界面示例。

常見(jiàn)的組織架構(gòu)操作還有組織架構(gòu)同步，比如流程系統(tǒng)同步微信企業(yè)號(hào)、釘釘?shù)?，這里不再展開(kāi)。

3.2.3 流程設(shè)計(jì)

我們想象的流程，可能是向下面的這種簡(jiǎn)單流程。

而實(shí)際項(xiàng)目，碰到的流程，一般是如下圖所示的情景。

初步看幾個(gè)流程的模型文件是什么樣的，先有個(gè)印象。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?><definitions id="definitions"targetNamespace="http://activiti.org/bpmn20"xmlns="http://www.omg.org/spec/BPMN/20100524/MODEL"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:activiti="http://activiti.org/bpmn">
<process id="vacationRequest" name="Vacation request"><startEvent id="request" activiti:initiator="employeeName"><extensionElements><activiti:formProperty id="numberOfDays" name="Number of days" type="long" value="1" required="true"/><activiti:formProperty id="startDate" name="First day of holiday (dd-MM-yyy)" datePattern="dd-MM-yyyy hh:mm" type="date" required="true" /><activiti:formProperty id="vacationMotivation" name="Motivation" type="string" /></extensionElements></startEvent><sequenceFlow id="flow1" sourceRef="request" targetRef="handleRequest" /><userTask id="handleRequest" name="Handle vacation request" ><documentation>${employeeName} would like to take ${numberOfDays} day(s) of vacation (Motivation: ${vacationMotivation}).</documentation><extensionElements><activiti:formProperty id="vacationApproved" name="Do you approve this vacation" type="enum" required="true"><activiti:value id="true" name="Approve" /><activiti:value id="false" name="Reject" /></activiti:formProperty><activiti:formProperty id="managerMotivation" name="Motivation" type="string" /></extensionElements><potentialOwner><resourceAssignmentExpression><formalExpression>management</formalExpression></resourceAssignmentExpression></potentialOwner></userTask><sequenceFlow id="flow2" sourceRef="handleRequest" targetRef="requestApprovedDecision" /><exclusiveGateway id="requestApprovedDecision" name="Request approved?" /><sequenceFlow id="flow3" sourceRef="requestApprovedDecision" targetRef="sendApprovalMail"><conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${vacationApproved == 'true'}</conditionExpression></sequenceFlow><task id="sendApprovalMail" name="Send confirmation e-mail" /><sequenceFlow id="flow4" sourceRef="sendApprovalMail" targetRef="theEnd1" /><endEvent id="theEnd1" /><sequenceFlow id="flow5" sourceRef="requestApprovedDecision" targetRef="adjustVacationRequestTask"><conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${vacationApproved == 'false'}</conditionExpression></sequenceFlow><userTask id="adjustVacationRequestTask" name="Adjust vacation request"><documentation>Your manager has disapproved your vacation request for ${numberOfDays} days.Reason: ${managerMotivation}</documentation><extensionElements><activiti:formProperty id="numberOfDays" name="Number of days" value="${numberOfDays}" type="long" required="true"/><activiti:formProperty id="startDate" name="First day of holiday (dd-MM-yyy)" value="${startDate}" datePattern="dd-MM-yyyy hh:mm" type="date" required="true" /><activiti:formProperty id="vacationMotivation" name="Motivation" value="${vacationMotivation}" type="string" /><activiti:formProperty id="resendRequest" name="Resend vacation request to manager?" type="enum" required="true"><activiti:value id="true" name="Yes" /><activiti:value id="false" name="No" /></activiti:formProperty></extensionElements><humanPerformer><resourceAssignmentExpression><formalExpression>${employeeName}</formalExpression></resourceAssignmentExpression></humanPerformer></userTask><sequenceFlow id="flow6" sourceRef="adjustVacationRequestTask" targetRef="resendRequestDecision" /><exclusiveGateway id="resendRequestDecision" name="Resend request?" /><sequenceFlow id="flow7" sourceRef="resendRequestDecision" targetRef="handleRequest"><conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${resendRequest == 'true'}</conditionExpression></sequenceFlow><sequenceFlow id="flow8" sourceRef="resendRequestDecision" targetRef="theEnd2"><conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${resendRequest == 'false'}</conditionExpression></sequenceFlow><endEvent id="theEnd2" /></process></definitions>

一個(gè)屏幕截圖都截不完的流程，如果用代碼去實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程，其工作量和效率，可想而知。而實(shí)際做項(xiàng)目，使用基于流程引擎的產(chǎn)品來(lái)做項(xiàng)目的時(shí)候，只需要確定節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)配置、數(shù)據(jù)配置和權(quán)限即可。
問(wèn)題：一般流程，都帶有郵件通知的節(jié)點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)郵件通知節(jié)點(diǎn)？請(qǐng)考慮以下情景。
流程流轉(zhuǎn)和執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)遇到各種情況的錯(cuò)誤，比如找不到審批人等，此時(shí)流程引擎要對(duì)數(shù)據(jù)做 rollback，而郵件通知節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)邏輯已經(jīng)執(zhí)行過(guò)了。

權(quán)限方面，對(duì)于流程資源，哪些部門(mén)可以申請(qǐng)，哪些角色不可申請(qǐng)，都應(yīng)該做流程控制。而在流程執(zhí)行過(guò)程中，流程數(shù)據(jù)、不是路程的相關(guān)人也都不應(yīng)該看到流程，處理過(guò)流程的審批人，不可以再對(duì)流程進(jìn)行處理等，都是權(quán)限方面要考慮的問(wèn)題。

3.2.4 表單設(shè)計(jì)

如下圖所示的表單，可以分析以下，一個(gè)流程表單有多個(gè)主表信息和多個(gè)子表信息。一般而言，如果是通過(guò)流程引擎做非流程的數(shù)據(jù)處理，子表通過(guò)主表 ID 來(lái)做關(guān)聯(lián)，如果通過(guò)流程引擎做流程的數(shù)據(jù)處理，子表和主表通過(guò) TaskId 來(lái)做關(guān)聯(lián)。以下為示例。

流程系統(tǒng)需要表單設(shè)計(jì)器，一個(gè)流程的不同節(jié)點(diǎn)可以掛接不同的表單，以方便不同角色的人關(guān)注不同維度的流程信息

3.2.5 頁(yè)面設(shè)計(jì)

一般而言，對(duì)于流程的發(fā)起、審批、歷史記錄等，都是通用的系統(tǒng)界面。而一些業(yè)務(wù)場(chǎng)景，需要單獨(dú)做列表界面，以方便使用。對(duì)于已有門(mén)戶系統(tǒng)的客戶，需要融合其界面樣式。以下為曾經(jīng)做過(guò)的項(xiàng)目示例。

3.2.6 報(bào)表

由于不是所有客戶都有報(bào)表系統(tǒng)，所以流程系統(tǒng)需要具備一個(gè)基本的報(bào)表功能。下圖為示例。

有報(bào)表系統(tǒng)的客戶，可以使用其商業(yè)版報(bào)表系統(tǒng)，獲?。ㄖ苯尤　?shù)倉(cāng)）數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。常見(jiàn)的報(bào)表系統(tǒng)有 FineReport、Tableau、PowerBI 等。

3.3 BPM 流程引擎架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3.1 流程引擎的架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3.2 發(fā)起流程

流程引擎處理過(guò)程

執(zhí)行節(jié)點(diǎn)處理過(guò)程

問(wèn)題：在流程引擎處理過(guò)程中，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多條連線，如何尋找 FromNodeId 是某個(gè) Node 的連線？
人工處理時(shí)，指定連線 text

3.4 流程引擎架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.4.1 業(yè)務(wù)識(shí)別

1. 識(shí)別業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的配置項(xiàng)，使用集合或分組的方式，讓業(yè)務(wù)可配置

2. 支撐業(yè)務(wù)流程過(guò)程的可配置化

3. 支撐業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)，自動(dòng)處理

3.4.2 流程引擎的實(shí)現(xiàn)

1. 資源相關(guān)服務(wù)，資源加載，資源保存，資源加密等

2. 配置項(xiàng)相關(guān)服務(wù)

3. PVM 虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)某個(gè)節(jié)點(diǎn)（發(fā)起時(shí)為開(kāi)始節(jié)點(diǎn)）作為初始節(jié)點(diǎn)，按照某個(gè)連線的 action 進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)執(zhí)行的虛擬機(jī)

4. 數(shù)據(jù)配置、數(shù)據(jù)權(quán)限

5. 流程數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理

4 商業(yè)機(jī)會(huì)

1. Business Process Analysis (BPA) 流程分析，幫助企業(yè)進(jìn)行流程調(diào)整和優(yōu)化

2. Process Assets Library（PAL）流程資產(chǎn)庫(kù)，對(duì)企業(yè)流程進(jìn)行知識(shí)化沉淀，將制度和流程落地做綁定，讓審批人知曉流程中對(duì)應(yīng)的職責(zé)

3. Process Simulate 流程模擬，自動(dòng)化測(cè)試

4. Process Forecast 流程預(yù)測(cè)

5. 低代碼平臺(tái)

6. 更廣泛的機(jī)會(huì)，在于業(yè)務(wù)領(lǐng)域 + 流程引擎，比如：DevOps、RPA、應(yīng)用與服務(wù)編排、數(shù)據(jù)編排、FaaS 編排等。

最后，關(guān)注公眾號(hào)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師，在后臺(tái)回復(fù)：2T，可以獲取我整理的 Java 系列面試題和答案，非常齊全。

正文結(jié)束

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