摘 要：采用UML分析與設(shè)計的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，業(yè)務(wù)流程經(jīng)過層層的抽象迭代，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)過程編程模型，便于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程自動化，在對比分析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)計到WF狀態(tài)機(jī)業(yè)務(wù)過程可視化的構(gòu)建，完成了動態(tài)測試。

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

中圖分類號：TP311.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言（Introduction）

Windows Workflow Foundation（WF）是微軟推出的一個可擴(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型，可以對事件驅(qū)動方式的工作流進(jìn)行建模，State Machine活動包含狀態(tài)和組成的狀態(tài)機(jī)邏輯轉(zhuǎn)換?？梢詾闋顟B(tài)驅(qū)動的業(yè)務(wù)過程提供可視化的建模實(shí)現(xiàn)過程[1-3]。UML提供業(yè)務(wù)過程建模的分析和設(shè)計工具，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)換過程，實(shí)現(xiàn)所見即所得。UML中也包含了State Machine的語義描述，便于對離散事件驅(qū)動的動態(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編程模型的無縫轉(zhuǎn)換，快速構(gòu)建便于測試的應(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應(yīng)，這一點(diǎn)保證了無縫的轉(zhuǎn)換。如表1所示W(wǎng)F和UML的State Machine相關(guān)組成及含義對比，可以看出WF和UML中的State Machine都是事件驅(qū)動的建模，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，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。有了相對應(yīng)的組成，這兩個之間在可視化的建模中就有了相對應(yīng)的可視化圖形符號。

如表2所示，WF和UML State Machine的映射關(guān)系及圖形表示，兩者都包括了開始狀態(tài)、狀態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、結(jié)束狀態(tài)等基本符號組成，從符號的表達(dá)到信息的展示，都可以無縫對應(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，初步構(gòu)建了基本圖形結(jié)構(gòu)，可以看出，從形式語義上沒有任何信息丟失，主要的區(qū)別在于UML中是靜態(tài)的分析、設(shè)計，WF中可以直接動態(tài)的實(shí)現(xiàn)，在下面的基于WF的UML狀態(tài)圖構(gòu)建中會詳細(xì)分析。

2.2 典型的UML狀態(tài)圖示例

為更好的說明基于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)換說明。如圖1所示機(jī)器人自動轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖，在這個示例中，顯示了機(jī)器人在轉(zhuǎn)換過程中涉及的各種狀態(tài)，包含了典型的開始狀態(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)，以及各種動作活動（入口動作、出口動作等）、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、入口動作、監(jiān)護(hù)條件都信息無損的映射到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、入口動作、監(jiān)護(hù)條件都信息無損的映射。由于UML中Forward狀態(tài)也是一個復(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 動態(tài)測試（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，經(jīng)過如圖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)可視化動態(tài)建模，所見即所得，如圖5基于WF的UML機(jī)器人自動轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖動態(tài)運(yùn)行測試，構(gòu)建的WF模型在工作流的引擎牽引下就可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)的運(yùn)行測試，一定程度上實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)過程的自動化，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程從UML分析設(shè)計到無縫實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)論（Conclusion）

對于復(fù)雜的系統(tǒng)，從業(yè)務(wù)流程的分析設(shè)計到實(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)勢及相關(guān)概念和符號表示的基礎(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)圖中簡單狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換、入口動作，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)可視化動態(tài)模型，基于微軟工作流引擎，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)驅(qū)動的業(yè)務(wù)過程建模自動化測試，探索了從UML可視化建模分析、設(shè)計到WF可視化實(shí)現(xiàn)的透明轉(zhuǎn)換具有實(shí)際的意義。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] The programming model，samples，and tools of the Windows Workflow Foundation（WF）.https：//docs.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/windows-workflow-foundation/index.

[2] 錢維平，王堅.基于WF狀態(tài)機(jī)工作流的日常工作管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2015，28（1）：81-83.

[3] 馮倩，董麗麗.基于WF狀態(tài)機(jī)工作流的研究與應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2008，4（8）：2263-2265.

[4] [美]Grady Booch，James Rumbaugh，Ivar Jacobson.UML用戶指南（第二版）[M].北京：人民郵電出版社，2013：5-20.

[5] Object Management Group：Unified Modeling Language.formal/2017-12-05，OMG UML（2017）.

[6] Alexander Knapp and Till Mossakowski.UML Interactions Meet State Machine--An Institutional Approach.7th Conference on Algebra and Coalgebra in Computer Science（CALCO 2017），20174，15：1-15.

[7] 蔣慧，林東，謝希仁.UML狀態(tài)機(jī)的形式語義[J].軟件學(xué)報， 2002，13（12）：2244-2250.

[8] 于曉玲，楊海波.UML狀態(tài)圖形式化方法的分析與比較[J].計算機(jī)與數(shù)字工程，2014，42（8）：1488-1492.

作者簡介：

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