從UML到BPEL

本文描述了一種新工具，該工具是在alphaWorks網站上發布的Emerging Technologies Toolkit version 1.1 （ETTK），它采取用統一建模語言（Unified Modeling Language，UML）定義的流程并生成相應的BPEL和WSDL文檔來實現該流程。這種性能用于突出對象管理組（OMGs）模型驅動體系結構（MDA）創始的一些優點：提高開發過程中的抽象水平，因此獲得更高的生產率， 更好的質量，能夠隔離于技術的根本改變。

如此多的XML ...

隨著面向服務的體系結構（SOA）的出現，應用程序開發經歷了一次徹底改變。這種架構合并了基于XML的標準，例如WSDL、簡單對象訪問協議（SOAP）、統一描述、發現和集成協議（UDDI）和現在的BPEL。然而，當您能做更多的事情時，開發任務的大小和復雜性已經提高，并且開發者會發現他們沉迷于文檔和語法中，而迷失了他們工作的主要目標。另外，開發人員的目標在發生變化，標準本身也處在發展之中。因而，為了能快速的采用Web服務，開發者正在尋找解決復雜、高效和技術改變問題的答案。

UML到BPEL的映射工具能夠獲得用UML工具（例如：IBM Rational的XDE或Rose）開發的流程模型，并且能將它們轉換為正確的BPEL和WSDL文檔來實現該流程。 Emerging Technologies Toolkit version 1.1 （ETTK）是測試有趣的新技術的環境，并且現在具有兩種格式：autonomic和webservices。本文重點介紹后者——webservices。

BPEL是什么？

BPEL提供了一種XML注釋和語義，用于指定基于Web服務的業務流程行為。使用合作伙伴的交互方式，定義了該BPEL4WS流程。合作伙伴可以將服務提供給流程，也可以向流程請求服務，或者參與到流程的雙向交互中。BPEL通過指定順序來編排Web服務，這對服務集合的調用來說意義深遠。BPEL還針對每個服務分配了合作伙伴的責任。您可以使用它來指定合作伙伴的公共接口和可執行流程的描述。

BPEL 1.1是該規范的最新版本。它除了澄清術語之外，還允許較好的變量范圍和附加的事件處理程序。有關該規范的最新版本和BPEL介紹，請參閱最前面的兩篇相關內容鏈接。

為什么使用UML？

UML是一種OMG標準，該標準提供了一種可視化的建模表示法，這對設計和了解復雜的系統很有效。

UML具有下列幾種通用優點：它是眾所周知的面向對象（Object-Oriented ，oo）建模表示法，具有非常容易理解的圖形表示法以及一套豐富的語義集來捕獲OO系統的關鍵特征。 UML廣泛地應用于面向對象的軟件開發，還常用于定制的、基于組件的軟件開發、業務流程建模和系統設計。這使大部分UML經驗能被應用到成熟的Web服務技術中。

QCQBB">擴展UML
擴展或定制UML的特性對MDA來說是很必要的；可以通過定制UML來支持系統建模，這種系統是需要完全或部分的部署到Web服務基礎架構上。本文主要介紹模板（stereotypes）。模板（stereotypes）是一種對模型的元素進行分類的方法。例如，如果您有一個表示顧客的類，那么您可以附加<<entity>> 模板（stereotypes）來表示它代表一個數據對象（或許是Entity Bean）。這種信息有助于人們對模型的可讀性，甚至可以用來改變表示CASE工具（例如Rational Rose）中類的圖標。然而，在這種情況下您可以使用它來指導模型的翻譯。要記住，您可以將模板（stereotypes）添加到UML模型中的更多元素上。還可以在配置文件（Profile）中結合這些模板（stereotypes）。為了表示特定的興趣域，UML配置文件（Profiles）用于定義對基本UML的擴展集合。例如那些為CORBA和數據建模（Data Modeling）定義的配置文件（Profiles）。配置文件定義了要使用的UML元素，如何對其進行擴展，以及約束元素集合的良好性規則（well-formedness rules）。

下面部分，我將介紹一種UML配置文件（Profile），可以通過構建與BPEL4WS（Web服務業務流程執行語言）相對應的一套語義結構來支持建模。同時還將描述BPEL4WS映射，BPEL4WS映射可以從適合配置文件的UML模型自動生成Web服務制品（BPEL、WSDL、XSD）。

下面部分將展示實際的BPEL例子以及UML配置文件（Profile），并重點講述關鍵概念。

自動化業務流程的UML配置文件（Profile）

這部分通過一個例子介紹了UML配置文件子集，該例子定義了一個簡單本的貸款批準流程。在本例中您將會在ETTK的README文檔中發現轉換器。它可以被總結為如下所示：

“在收到貸款請求時，將請求的數值與數值（10000）比較。如果請求的數值比較少，那么將調用Assessor服務，否則將將調用Approver服務。如果Aclearcase/" target="_blank" >ccessor認為該請求的風險比較高，它也將被傳遞給Approver。當Approver完成或者Accessor接受時，將會返回批準信息。”

BPEL流程是有狀態的并包含實例，所以在BPEL中，這種情況都會被作為一個LoanApproval流程而實現，對于被處理的每個實際貸款申請，LoanApproval流程都會有一個實例。每個實例都用BPEL變量來捕獲它自己的狀態。在UML配置文件中，流程被表示為<<Process>>模板類。類的屬性與流程的狀態相對應（在BPEL4WS 1.0術語中的容器，或者BPEL 1.1中的變量）圖1顯示了表示貸款批準流程的UML類 。

圖 1.用于BPEL流程建模的UML類

通過活動圖可以清楚的描述類的行為。圖2顯示了貸款批準流程的活動圖。例如，invokeAssessor活動顯示為帶有圓角的長方形。執行的操作顯示為活動的入口條件；例如，riskAssessment（一個變量）被設置為檢查服務的結果。通過UML分區（也作為泳道）來表示流程中通信的合作伙伴：customer、assessor以及approver。每個分區中顯示了往合作伙伴發送或者接收信息的活動。箭頭表示流程執行活動的順序。注意分派（assingment）活動沒有放到一個分區中；它描繪了發生在它自身流程內的活動，該流程不需要外部服務。

圖 2貸款批準流程的活動圖

應答（reply）活動向顧客返回響應，完成流程的處理。每個活動都有一個描述性的名稱和輸入活動來細化活動執行的工作。

映射到BPEL4WS

自動化業務流程的UML配置文件表示可以從UML模型生成完整的可執行BPEL制品。表1 概要的展示了從配置文件到BPEL的映射，覆蓋到了本文介紹的配置文件子集。

表 1. UML到BPEL4WS映射概述

清單1（由于版面空間原因，這里省略了很多細節代碼）顯示了BPEL文檔的縮減版本，該文檔是由本文介紹的貸款批準例子生成的。

            <process name="loanApprovalProcess" ...>
            <variables>
            <variable name="request"
            messageType="loandef:creditInformationMessage"/>
            <variable name="riskAssessment"
            messageType="asns:riskAssessmentMessage"/>
            ...
            </variables>
            ...
            <flow>
            <receive name="receive1" partner="customer"
            portType="apns:loanApprovalPT"
            operation="approve" variable="request"
            createInstance="yes">
            <source linkName="receive-to-assess"
            transitionCondition=
            "bpws:getVariableData('request', 'amount')<10000"/>
            <source linkName="receive-to-approval"
            transitionCondition=
            "bpws:getVariableData('request', 'amount')>=10000"/>
            </receive>
            <invoke name="invokeAssessor" partner="assessor"
            portType="asns:riskAssessmentPT"
            operation="check"
            inputVariable="request"
            outputVariable="riskAssessment">
            <target linkName="receive-to-assess"/>
            <source linkName="assess-to-setMessage"
            transitionCondition=
            "bpws:getVariableData('riskAssessment', 'risk')='low'"/>
            <source linkName="assess-to-approval"
            transitionCondition=
            "bpws:getVariableData('riskAssessment', 'risk')!='low'"/>
            </invoke>
            <assign name="assign">
            <target linkName="assess-to-setMessage"/>
            <source linkName="setMessage-to-reply"/>
            <copy>
            <from expression="'yes'"/>
            <to variable="approvalInfo" part="accept"/>
            </copy>
            </assign>
            ...
            <reply name="reply" partner="customer" portType="apns:loanApprovalPT"
            operation="approve" variable="approvalInfo">
            <target linkName="setMessage-to-reply"/>
            <target linkName="approval-to-reply"/>
            </reply>
            </flow>
            </process>
            

在參考資料中可以找到完整的配置文件鏈接。

UML到BPEL映射驗證器

從IBM alphaWorks可以獲得作為ETTK的一部分的技術驗證器，它支持從UML工具（例如Rational XDE）到BPEL4WS運行時間（BPWS4J）的端到端情景。映射實現被構建為Eclipse插件，它采取了UML模型（XMI）交換的工業標準文件格式作為輸入。BPEL4WS制品（artifact）同需要的WSDL和XSD制品是一起生成的。

讓我們看一下驗證器。首先要根據您的需要安裝一些先決條件。ETTK頁面顯示了相關詳細信息（參閱參考資料下載鏈接）。概括起來，您需要下列資源：

• Rose或XDE（本文采用的是XDE v2003）
• Eclipse 2.0+或WebSphere Studio Application Developer（WSAD）5.0+
• WebSphere Application Server (WAS) 5.0+或Apache Tomcat 4.1.24+
• The ETTK本身（其中包含了BPWS4J）。

假設您已經具有下面需要的合適環境。

驗證器隨著不同情景的一套樣例文檔而產生，例如貸款批準或購買訂單流程。樣例文檔將是兩種類型：一種是可以由Rose或XDEUML打開和修改的模型文檔，另一種是包含UML模型的XMI版本的XML文檔，該文檔可以通過Rose或XDE進行輸出。在圖3中可以看到Rose或XDE中相應的模型，或者這些工具的XMI輸出的模型。

圖3使用一個UML活動圖顯示了轉換文檔的全部流程；UML沒有用嗎？方框表示制品（通常是文檔），而橢圓表示一個操作或活動。主要階段是：

• 構建UML模型并將其導出到XMI（使用Rose或XDE)
• 生成BPEL、WSDL和XSD文檔
• 在BPWS4J運行時間部署并運行這些文檔—— 測試。

圖3. 開發一個流程

構建并輸出UML模型
如果具有Rose而不沒有XDE，則可以打開其中一個UML文檔（.mdl或.mdx）；在本文中您已經通過貸款批準的例子看到了這些例子。

圖 4.使用XDE建模并輸出

在圖4UML模型被輸出到XMI——您需要使用XDE v2003或更新版本。注意這種方法的好處是您正在使用的是一般性用途，而不需要修改UML工具和UML的標準擴展機制來構建和輸出流程定義。

一旦模型執行完畢，則可以點擊File -->Export菜單，選擇XMI Export將其輸出，如圖4所示。

生成BPEL和WSDL文檔
在Eclipse（或WebSphere Application Developer (IE)）中創建Java Project，然后導入您在前面創建的XMI文檔（或使用ETTK提供的XMI樣例文檔）。最后選擇XMI文件并通過右擊鼠標菜單選擇“Generate BPEL from UML”，如圖5所示。

圖 5.轉換XMI文件

下面為您提供了更改不同前綴的機會；需要對其進行改進來與您的設置相匹配，如果您恰好使用的是ETTK安裝，則默認值不需要修改，如圖6所示。

圖6.設置前綴

單擊“Finish”按鈕后，許多文檔將顯示在工程中，其中包括主要的BPEL和WSDL文檔，LoanAssessor和LoanApprover服務以及數據定義的WSDL文檔。

測試
這時，生成的文檔應該準備進行部署。本文中可以部署到Apache Tomcat，但是也同樣可以使用WebSphere Application Server。

導航到BPEL4WS部署面板（地址是http://localhost:8080/bpws4j/admin/index.html)），接著在各自的字段輸入與主要服務相應的WSDL文檔（即 Loan ApprovalProcess.wsdl）和BPEL文檔，（即ProcessOrder.bpel），如圖 7所示。

圖7.部署流程

單擊“Continue Deployment”按鈕之后，在流程插入不同角色需要的所有文檔。在本例中有兩個特別的任務：LoanAssessor和LoanApprover。

圖 8.部署服務

一旦部署完流程（參閱Figure 8所示），然后運行的例子與BPWS4J例子是相同的：調用與您的操作系統相應的LoanApprovalSample腳本：

LoanApprovalSample [soap-address] first-name last-name amount

例如，

LoanApprovalSample http://localhost:80/bpws4j/soaprpcrouter John Doe 10

根據UML活動圖，可以知道數值10000是重要的！

反射

本文介紹了帶有UML到BPEL轉換器的自動化業務流程UML配置文件。配置文件允許開發者使用常規的UML技巧和工具，開發基于BPEL4WS的Web服務業務流程。這種方法使面向服務的的BPEL4WS組件合并到全面的系統設計，該系統設計利用了現存的軟件工程方法。另外，從UML到BPEL4WS的映射容許使用模型驅動開發方法，從UML模型自動生成BPEL4WS可執行的流程。

這種方法著重于了MDA的概念如何能被運用到其它領域以及抽象的更高級別，該方法使得開發者可以隔離于技術的改變。

這里有幾種不同的情況，每種情況下這種方法都是有益的：

• 第一種情況，屏蔽在項目使用的技術版本的更改。BPEL可以（并且已經）更改了版本。如果流程所使用的語義沒有發生根本的變化，可以重新生成實現而無需開發人員的干預。這種轉換技術也能用來保護開發者在最初開發UML模型的投入：當有UML新版本可用的時候（例如將版本從1.4升級到2版本)，UML模型本身也能進行轉換。
• 第二種情況，可以產生UML配置表，使用它能生成其它過程實現，諸如BPML。
• 第三種方法，可以從單個模型生成多種技術的制品（artifact）。在本例中包括BPEL和WSDL，但不能能生成non-XML輸出，諸如Java輸出。
• 最后，轉變是雙向的--在本例中有一個反向映射來支持現有的BPEL4WS和WSDL制品（artifact）的導入，以及支持BPEL4WS和WSDL制品（artifact）的同步，一方發生的改變能夠反映到另一方。

致謝

感謝Gary Flood、Catherine Griffin和Tracy Gardner對本文進行輸入和注釋工作。

參考資料

• 從IBM alphaWorks下載ETTK。
  
  
• 請參閱IBM alphaWorks 上的live running install of the ETTK on developerWorks。
  
  
• 閱讀James Snell編寫的“Implementing Web services with the ETTK”教程。 （developerWorks，2003年4月）
  
  
• 查看OMG上的MDA參考資料頁面，那里有很多文章，可以鏈接到會議和更多信息。
  
  
• 瀏覽OMG上的UML參考資料，那里有很多文章，可以鏈接到會議和更多信息。
  
  
• 在<ettk install directory>\\wstk\\services\\demos\\uml2bpel\\docs\\UMLProfileForBusinessProcess1.1.pdf文檔中查找UML Profile。
  
  
• 閱讀BPEL 1.1規范 （developerWorks，2003年3月）。
  
  
• 通過閱讀Frank Leymann和Dieter Roller編寫的“Web服務世界中的業務流程”，，獲取優秀的關于BPEL4WS的概述（developerWorks，2002年8月）。