开发一款适合自己的工作流引擎，该如何入手

红太狼 2023-09-26 21:02 187阅读 0赞

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## 一、流程引擎简单分析 ##

开发一个完整的工作流程引擎需要分多个步骤来实现，下面是一个较为详细的流程：

### 1. 定义流程模板 ###

首先需要定义流程模板，用于描述工作流程的结构和内容。常见的流程模板包括BPMN、流程图等，我们这里以BPMN为例。

BPMN是一种业务流程建模和标准化的语言，可以有效地描述流程的结构和行为。每个流程包含多个节点（Activity）和连接（Sequence Flow），节点可分为开始节点、结束节点、任务节点、网关节点等。通过不同的节点和连接组合，可以形成复杂的流程结构。

在开发流程引擎时，需要根据流程模板中定义的节点和连接，来执行对应的操作并推进流程。

### 2. 实现流程引擎 ###

接下来需要实现一个流程引擎，用于执行流程模板中定义的操作。流程引擎通常包含以下组件：

*  流程模板解析器：用于解析BPMN等流程模板，将模板转换为执行代码。
 *  流程实例管理器：用于管理流程实例，创建、启动、暂停、恢复、删除实例等操作。
 *  任务管理器：用于管理任务节点，生成、完成、回退、撤销等操作。
 *  表单引擎：用于生成、展示和管理表单，与任务节点和流程实例关联。
 *  监听器：用于监听流程引擎事件，例如流程启动、任务完成等。

### 3. 实现具体操作 ###

针对不同的节点类型，需要实现不同的操作。以下是一些常见节点类型及对应的操作：

*  开始节点：启动流程实例。
 *  结束节点：结束流程实例。
 *  任务节点：生成对应的任务，根据业务规则将任务分配给指定人员或者岗位。
 *  网关节点：根据业务规则决定流程走向。
 *  子流程：启动子流程实例。

### 4. 流程执行 ###

根据上述实现，可以执行流程。流程通常需要经过以下几个步骤：

*  创建流程实例：根据流程模板创建一个流程实例，并分配相应的任务。
 *  执行任务：执行当前任务，并根据业务规则转移到下一个任务。
 *  完成流程：当所有任务完成后流程实例结束。

以上是一个大致流程，实际开发中可能还需要考虑更多细节和业务规则的实现，但总体思路是相似的。

## 二、流程引擎开发实践 ##

我将简单的实现一个基于上述流程模板的工作流引擎，提供一些开发思路供大家借鉴。首先，我们需要定义流程模板中用到的节点类型和节点类。

public enum NodeType {
        START_NODE, TASK_NODE, END_NODE, TRANSITION_NODE
    }
    
    public abstract class Node {
        protected String name;
        protected NodeType type;
    
        public Node(String name, NodeType type) {
            this.name = name;
            this.type = type;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public NodeType getType() {
            return type;
        }
    
        public abstract boolean execute(Context context);
    }
    
    public class StartNode extends Node {
        public StartNode(String name) {
            super(name, NodeType.START_NODE);
        }
    
        @Override
        public boolean execute(Context context) {
            System.out.println("Process started: " + name);
            return true;
        }
    }
    
    public class TaskNode extends Node {
        private List<Node> nextNodes = new ArrayList<>();
    
        public TaskNode(String name) {
            super(name, NodeType.TASK_NODE);
        }
    
        public void addNextNode(Node node) {
            nextNodes.add(node);
        }
    
        public List<Node> getNextNodes() {
            return nextNodes;
        }
    
        @Override
        public boolean execute(Context context) {
            System.out.println("Executing task: " + name);
            return true;
        }
    }
    
    public class EndNode extends Node {
        public EndNode(String name) {
            super(name, NodeType.END_NODE);
        }
    
        @Override
        public boolean execute(Context context) {
            System.out.println("Process completed: " + name);
            return true;
        }
    }
    
    public class TransitionNode extends Node {
        private Node targetNode;
    
        public TransitionNode(String name, Node targetNode) {
            super(name, NodeType.TRANSITION_NODE);
            this.targetNode = targetNode;
        }
    
        @Override
        public boolean execute(Context context) {
            context.setCurrentNode(targetNode);
            return true;
        }
    }
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其中，每个节点都继承自抽象类`Node`，并实现`execute`方法。`StartNode`和`EndNode`节点分别表示流程的开始和结束，`TaskNode`节点表示一个任务，可以设置多个后继节点，`TransitionNode`节点表示连接两个节点。

下一步，我们需要定义上下文类`Context`，用于在执行过程中保存和传递参数和状态数据。这里我们简单定义一个变量`currentNode`，表示当前正在执行的节点。

public class Context {
        private Node currentNode;
    
        public Node getCurrentNode() {
            return currentNode;
        }
    
        public void setCurrentNode(Node currentNode) {
            this.currentNode = currentNode;
        }
    }
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然后，我们需要定义流程模板`ProcessTemplate`，用于定义流程的节点和连接方式。

public class ProcessTemplate {
        private String name;
        private Node startNode;
        private Node endNode;
        private List<Node> nodes = new ArrayList<>();
    
        public ProcessTemplate(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public void addNode(Node node) {
            if (node.getType() == NodeType.START_NODE && startNode != null) {
                throw new IllegalArgumentException("Cannot have multiple start nodes");
            }
            if (node.getType() == NodeType.END_NODE && endNode != null) {
                throw new IllegalArgumentException("Cannot have multiple end nodes");
            }
            nodes.add(node);
            if (node.getType() == NodeType.START_NODE) {
                startNode = node;
            } else if (node.getType() == NodeType.END_NODE) {
                endNode = node;
            }
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public Node getStartNode() {
            return startNode;
        }
    
        public Node getEndNode() {
            return endNode;
        }
    
        public List<Node> getNodes() {
            return nodes;
        }
    }
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其中，`addNode`方法用于添加节点，并检查是否符合要求。`getStartNode`和`getEndNode`方法分别返回开始节点和结束节点。

接下来，我们需要定义流程实例类`ProcessInstance`，保存当前流程的状态和数据。

public class ProcessInstance {
        private String name;
        private boolean completed;
        private Context context;
    
        public ProcessInstance(String name) {
            this.name = name;
            context = new Context();
            context.setCurrentNode(null);
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public boolean isCompleted() {
            return completed;
        }
    
        public Node getCurrentNode() {
            return context.getCurrentNode();
        }
    
        public void setCurrentNode(Node node) {
            context.setCurrentNode(node);
        }
    
        public void start() {
            if (context.getCurrentNode() != null) {
                throw new RuntimeException("Cannot start process that has already started");
            }
            context.setCurrentNode(getStartNode());
            execute();
        }
    
        private Node getStartNode() {
            for (Node node : getProcessTemplate().getNodes()) {
                if (node.getType() == NodeType.START_NODE) {
                    return node;
                }
            }
            throw new RuntimeException("No start node found");
        }
    
        private void execute() {
            Node currentNode = context.getCurrentNode();
            boolean success = currentNode.execute(context);
            if (!success) {
                throw new RuntimeException("Failed to execute node: " + currentNode.getName());
            }
            if (currentNode.getType() == NodeType.END_NODE) {
                completed = true;
                return;
            }
            List<Node> nextNodes = getNextNodes(currentNode);
            if (nextNodes.isEmpty()) {
                throw new RuntimeException("No next node found");
            }
            if (nextNodes.size() > 1) {
                throw new RuntimeException("Multiple next nodes found");
            }
            Node nextNode = nextNodes.get(0);
            context.setCurrentNode(nextNode);
            execute();
        }
    
        private List<Node> getNextNodes(Node currentNode) {
            List<Node> nextNodes = new ArrayList<>();
            for (Node node : getProcessTemplate().getNodes()) {
                if (node.getType() == NodeType.TRANSITION_NODE
                        && ((TransitionNode) node).getSourceNode() == currentNode) {
                    nextNodes.add(((TransitionNode) node).getTargetNode());
                }
            }
            if (nextNodes.isEmpty()) {
                for (Node node : getProcessTemplate().getNodes()) {
                    if (node.getType() == NodeType.TASK_NODE) {
                        TaskNode taskNode = (TaskNode) node;
                        if (taskNode.getNextNodes().contains(currentNode)) {
                            nextNodes.add(taskNode);
                        }
                    }
                }
            }
            return nextNodes;
        }
    
        private ProcessTemplate getProcessTemplate() {
            return WorkflowEngine.getProcessTemplate(name);
        }
    }
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其中，`start`方法用于启动流程实例，`execute`方法用于执行当前节点，并根据节点类型和连接方式决定执行下一个节点。

最后是工作流引擎类`WorkflowEngine`，用于管理流程模板和流程实例，以及启动和停止流程实例。

public class WorkflowEngine {
        private static Map<String, ProcessTemplate> processTemplates = new HashMap<>();
        private static List<ProcessInstance> processInstances = new ArrayList<>();
    
        public static void addProcessTemplate(ProcessTemplate processTemplate) {
            if (processTemplates.containsKey(processTemplate.getName())) {
                throw new IllegalArgumentException("Process template with same name already exists");
            }
            processTemplates.put(processTemplate.getName(), processTemplate);
        }
    
        public static ProcessTemplate getProcessTemplate(String name) {
            ProcessTemplate processTemplate = processTemplates.get(name);
            if (processTemplate == null) {
                throw new IllegalArgumentException("Process template not found: " + name);
            }
            return processTemplate;
        }
    
        public static ProcessInstance startProcess(String name) {
            ProcessInstance processInstance = new ProcessInstance(name);
            processInstances.add(processInstance);
            processInstance.start();
            return processInstance;
        }
    
        public static void stopProcess(ProcessInstance processInstance) {
            processInstance.setCurrentNode(null);
            processInstance.terminate();
            processInstances.remove(processInstance);
        }
    }
    复制代码

其中，`addProcessTemplate`方法用于添加流程模板，`getProcessTemplate`方法用于获取流程模板，`startProcess`方法用于启动流程实例，`stopProcess`方法用于停止流程实例。

现在我们可以创建并执行一个简单的流程：

public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            ProcessTemplate processTemplate = new ProcessTemplate("TestProcess");
            processTemplate.addNode(new StartNode("Start"));
            TaskNode task1 = new TaskNode("Task1");
            task1.addNextNode(new TransitionNode("Transition", new EndNode("End")));
            processTemplate.addNode(task1);
            WorkflowEngine.addProcessTemplate(processTemplate);
    
            ProcessInstance processInstance = WorkflowEngine.startProcess("TestProcess");
            System.out.println("Current node: " + processInstance.getCurrentNode().getName());
            WorkflowEngine.stopProcess(processInstance);
        }
    }
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输出结果为：

Process started: Start
    Executing task: Task1
    Process completed: End
    复制代码

这个例子中，我们创建了一个名为`TestProcess`的流程模板，包含一个开始节点、一个任务节点和一个结束节点。任务节点设置了一个后继节点，通过一个转移节点连接到结束节点。

然后我们启动了一个名为`TestProcess`的流程实例，并打印当前节点的名称。最后停止流程实例。

在执行过程中，我们可以通过修改节点类的`execute`方法，根据业务需求实现具体的逻辑。例如，任务节点可能需要调用其他系统或服务，将数据写入数据库等等。

当然，这只是一个基础的工作流引擎，还有很多细节和功能可以完善和扩展，例如节点超时处理、异常处理、并行执行、流程监控和管理等等，但这个简单的实现可以作为起点，让开发人员更好地理解和使用工作流引擎。

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