一、Flowable简介

1、Flowable是什么

Flowable是一个使用Java编写的轻量级业务流程引擎。Flowable流程引擎可用于部署BPMN 2.0流程定义(用于定义流程的行业XML标准), 创建这些流程定义的流程实例,进行查询,访问运行中或历史的流程实例与相关数据,等等。这个章节将用一个可以在你自己的开发环境中使用的例子,逐步介绍各种概念与API。

Flowable可以十分灵活地加入你的应用/服务/构架。可以将JAR形式发布的Flowable库加入应用或服务,来嵌入引擎。 以JAR形式发布使Flowable可以轻易加入任何Java环境:Java SE;Tomcat、Jetty或Spring之类的servlet容器;JBoss或WebSphere之类的Java EE服务器,等等。 另外,也可以使用Flowable REST API进行HTTP调用。也有许多Flowable应用(Flowable Modeler, Flowable Admin, Flowable IDM 与 Flowable Task),提供了直接可用的UI示例,可以使用流程与任务。

所有使用Flowable方法的共同点是核心引擎。核心引擎是一组服务的集合,并提供管理与执行业务流程的API。 下面的教程从设置与使用核心引擎的介绍开始。后续章节都建立在之前章节中获取的知识之上。

2、Flowable与Activiti

Flowable,2016年基于Activiti诞生。

二、开始

1、构建命令行程序

我们将构建的例子是一个简单的请假(holiday request)流程:

  • 雇员(employee)申请几天的假期
  • 经理(manager)批准或驳回申请
  • 我们会模拟将申请注册到某个外部系统,并给雇员发送结果邮件

1.1、创建流程引擎

1.1.1、创建maven项目

创建一个名为holiday-request的maven项目,添加依赖:

        <!--Flowable流程引擎-->
<dependency>
<groupId>org.flowable</groupId>
<artifactId>flowable-engine</artifactId>
<version>6.3.0</version>
</dependency>
<!--MySQL驱动,这里采用MySQL数据库,如果采用其它数据库,需要引入对应的依赖。-->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.15</version>
</dependency>

1.1.2、创建数据库表格

  • 创建一个数据库flowable_demo。

  • 创建一个普通的Java类:HolidayRequest

/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/5/2
* @Description 创建表格
*/
public class HolidayRequest {
public static void main(String[] args) {
//1、创建ProcessEngineConfiguration实例,该实例可以配置与调整流程引擎的设置
ProcessEngineConfiguration cfg=new StandaloneProcessEngineConfiguration()
//2、通常采用xml配置文件创建ProcessEngineConfiguration,这里直接采用代码的方式
//3、配置数据库相关参数
.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/flowable_demo?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=GMT%2b8&nullCatalogMeansCurrent=true")
.setJdbcUsername("root")
.setJdbcPassword("root")
.setJdbcDriver("com.mysql.jdbc.Driver")
.setDatabaseSchemaUpdate(ProcessEngineConfiguration.DB_SCHEMA_UPDATE_TRUE);
//4、初始化ProcessEngine流程引擎实例
ProcessEngine processEngine=cfg.buildProcessEngine();
}
}

1.1.3、运行

运行该类,会发现在数据库flowable_demo中创建了34个表:

1.1.4、创建的表格说明

flowable命名规则:

  • ACT_RE_* :’ RE ’表示repository(存储)。RepositoryService接口操作的表。带此前缀的表包含的是静态信息,如,流程定义,流程的资源(图片,规则等)。
  • ACT_RU_* :’ RU ’表示runtime。这是运行时的表存储着流程变量,用户任务,变量,职责(job)等运行时的数据。flowable只存储实例执行期间的运行时数据,当流程实例结束时,将删除这些记录。这就保证了这些运行时的表小且快。
  • ACT_ID_* : ’ ID ’表示identity(组织机构)。这些表包含标识的信息,如用户,用户组,等等。
  • ACT_HI_* : ’ HI ’表示history。就是这些表包含着历史的相关数据,如结束的流程实例,变量,任务,等等。
  • ACT_GE_* : 普通数据,各种情况都使用的数据。

34张表说明:

表分类 表名 表说明
一般数据(2) ACT_GE_BYTEARRAY 通用的流程定义和流程资源
ACT_GE_PROPERTY 系统相关属性
流程历史记录(8) ACT_HI_ACTINST 历史的流程实例
ACT_HI_ATTACHMENT 历史的流程附件
ACT_HI_COMMENT 历史的说明性信息
ACT_HI_DETAIL 历史的流程运行中的细节信息
ACT_HI_IDENTITYLINK 历史的流程运行过程中用户关系
ACT_HI_PROCINST 历史的流程实例
ACT_HI_TASKINST 历史的任务实例
ACT_HI_VARINST 历史的流程运行中的变量信息
用户用户组表(9) ACT_ID_BYTEARRAY 二进制数据表
ACT_ID_GROUP 用户组信息表
ACT_ID_INFO 用户信息详情表
ACT_ID_MEMBERSHIP 人与组关系表
ACT_ID_PRIV 权限表
ACT_ID_PRIV_MAPPING 用户或组权限关系表
ACT_ID_PROPERTY 属性表
ACT_ID_TOKEN 系统登录日志表
ACT_ID_USER 用户表
流程定义表(3) ACT_RE_DEPLOYMENT 部署单元信息
ACT_RE_MODEL 模型信息
ACT_RE_PROCDEF 已部署的流程定义
运行实例表(10) ACT_RU_DEADLETTER_JOB 正在运行的任务表
ACT_RU_EVENT_SUBSCR 运行时事件
ACT_RU_EXECUTION 运行时流程执行实例
ACT_RU_HISTORY_JOB 历史作业表
ACT_RU_IDENTITYLINK 运行时用户关系信息
ACT_RU_JOB 运行时作业表
ACT_RU_SUSPENDED_JOB 暂停作业表
ACT_RU_TASK 运行时任务表
ACT_RU_TIMER_JOB 定时作业表
ACT_RU_VARIABLE 运行时变量表
其他表(2) ACT_EVT_LOG 事件日志表
ACT_PROCDEF_INFO 流程定义信息

1.1.4、日志配置

在上面的运行中,同时可以看到,控制台有报错的信息,这是日志没有正确地配置:

Flowable使用SLF4J作为内部日志框架。我们使用log4j作为SLF4J的实现。因此在pom.xml文件中添加下列依赖:

<dependency>
<groupId>org.slf4j</groupId>
<artifactId>slf4j-api</artifactId>
<version>1.7.21</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.slf4j</groupId>
<artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
<version>1.7.21</version>
</dependency>

在 src/resouce目录下新建log4j的配置文件log4j.properties:

log4j.rootLogger=DEBUG, CA

log4j.appender.CA=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.CA.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.CA.layout.ConversionPattern= %d{hh:mm:ss,SSS} [%t] %-5p %c %x - %m%n

再次运行,可以看到关于引擎启动与创建数据库表结构的提示日志:

1.2、部署流程定义

要构建的流程是一个非常简单的请假流程。Flowable引擎需要流程定义为BPMN 2.0格式,这是一个业界广泛接受的XML标准。

在Flowable术语中,我们将其称为一个流程定义(process definition)。一个流程定义可以启动多个流程实例(process instance)。流程定义可以看做是重复执行流程的蓝图。 在这个例子中,流程定义定义了请假的各个步骤,而一个流程实例对应某个雇员提出的一个请假申请。

BPMN 2.0存储为XML,并包含可视化的部分:使用标准方式定义了每个步骤类型(人工任务,自动服务调用,等等)如何呈现,以及如何互相连接。这样BPMN 2.0标准使技术人员与业务人员能用双方都能理解的方式交流业务流程。

我们要使用的流程定义为:

流程定义的说明:

  • 我们假定启动流程需要提供一些信息,例如雇员名字、请假时长以及说明。当然,这些可以单独建模为流程中的第一步。 但是如果将它们作为流程的“输入信息”,就能保证只有在实际请求时才会建立一个流程实例。否则(将提交作为流程的第一步),用户可能在提交之前改变主意并取消,但流程实例已经创建了。 在某些场景中,就可能影响重要的指标(例如启动了多少申请,但还未完成),取决于业务目标。

  • 左侧的圆圈叫做启动事件(start event)。这是一个流程实例的起点。

  • 第一个矩形是一个用户任务(user task)。这是流程中人类用户操作的步骤。在这个例子中,经理需要批准或驳回申请。

  • 取决于经理的决定,排他网关(exclusive gateway) (带叉的菱形)会将流程实例路由至批准或驳回路径。

  • 如果批准,则需要将申请注册至某个外部系统,并跟着另一个用户任务,将经理的决定通知给申请人。当然也可以改为发送邮件。

  • 如果驳回,则为雇员发送一封邮件通知他。

一般来说,这样的流程定义使用可视化建模工具建立,如Flowable Designer(Eclipse)或Flowable Web Modeler(Web应用)。

这里我们直接撰写XML,以熟悉BPMN 2.0及其概念。

以下是与上面展示的流程图对应的BPMN 2.0 XML。这里只包含了“流程部分”。如果使用图形化建模工具,实际的XML文件还将包含“可视化部分”,用于描述图形信息,如流程定义中各个元素的坐标(所有的图形化信息包含在XML的BPMNDiagram标签中,作为definitions标签的子元素)。

在src/main/resources文件夹下创建为holiday-request.bpmn20.xml文件:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<definitions xmlns="http://www.omg.org/spec/BPMN/20100524/MODEL"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:bpmndi="http://www.omg.org/spec/BPMN/20100524/DI"
xmlns:omgdc="http://www.omg.org/spec/DD/20100524/DC"
xmlns:omgdi="http://www.omg.org/spec/DD/20100524/DI"
xmlns:flowable="http://flowable.org/bpmn"
typeLanguage="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
expressionLanguage="http://www.w3.org/1999/XPath"
targetNamespace="http://www.flowable.org/processdef"> <process id="holiday-request" name="Holiday Request" isExecutable="true">
<!--开始事件:流程实例的起点-->
<startEvent id="startEvent"/>
<!--顺序流:执行时会从一个活动流向另一个活动-->
<sequenceFlow sourceRef="startEvent" targetRef="approveTask"/> <!--用户任务:需要人工来进行操作-->
<userTask id="approveTask" name="Approve or reject request"/>
<sequenceFlow sourceRef="approveTask" targetRef="decision"/> <!--排他网关-->
<exclusiveGateway id="decision"/>
<sequenceFlow sourceRef="decision" targetRef="externalSystemCall">
<!--顺序流条件:以表达式(expression)的形式定义了条件(condition) -->
<conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">
<!--条件表达式:是${approved == true}的简写-->
<![CDATA[
${approved}
]]>
</conditionExpression>
</sequenceFlow>
<sequenceFlow sourceRef="decision" targetRef="sendRejectionMail">
<conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">
<![CDATA[
${!approved}
]]>
</conditionExpression>
</sequenceFlow> <!--服务任务,一个自动活动,它会调用一些服务-->
<serviceTask id="externalSystemCall" name="Enter holidays in external system" flowable:class="edu.hpu.process.CallExternalSystemDelegate"/> <userTask id="holidayApprovedTask" name="Holiday Approve!"/>
<sequenceFlow sourceRef="holidayApprovedTask" targetRef="approveEnd"/> <serviceTask id="sendRejectionMail" name="Send out rejection email" flowable:class="edu.hpu.process.SendRejectionMail"/>
<sequenceFlow sourceRef="sendRejectionMail" targetRef="rejectEnd"/> <!--结束事件-->
<endEvent id="approveEnd"/>
<endEvent id="rejectEnd"/>
</process> </definitions>
  • 每一个步骤(在BPMN 2.0术语中称作活动(activity))都有一个id属性,为其提供一个在XML文件中唯一的标识符。所有的活动都可以设置一个名字,以提高流程图的可读性。

  • 活动之间通过顺序流(sequence flow)连接,在流程图中是一个有向箭头。在执行流程实例时,执行(execution)会从启动事件沿着顺序流流向下一个活动。

  • 离开排他网关(带有X的菱形)的顺序流很特别:都以表达式(expression)的形式定义了条件(condition) 。当流程实例的执行到达这个网关时,会计算条件,并使用第一个计算为true的顺序流。这就是排他的含义:只选择一个。当然如果需要不同的路由策略,可以使用其他类型的网关。

  • 这里用作条件的表达式为approved,这是approved,这是{approved == true}的简写。变量’approved’被称作流程变量(process variable)。流程变量是持久化的数据,与流程实例存储在一起,并可以在流程实例的生命周期中使用。在这个例子里,我们需要在特定的地方(当经理用户任务提交时,或者以Flowable的术语来说,完成(complete)时)设置这个流程变量,因为这不是流程实例启动时就能获取的数据。

现在我们已经有了流程BPMN 2.0 XML文件,下来需要将它部署(deploy)到引擎中。部署一个流程定义意味着:

  • 流程引擎会将XML文件存储在数据库中,这样可以在需要的时候获取它。

  • 流程定义转换为内部的、可执行的对象模型,这样使用它就可以启动流程实例。

将流程定义部署至Flowable引擎,需要使用RepositoryService,其可以从ProcessEngine对象获取。使用RepositoryService,可以通过XML文件的路径创建一个新的部署(Deployment),并调用deploy()方法实际执行:

       //创建RepositoryService实例
RepositoryService repositoryService=processEngine.getRepositoryService();
//加载流程
Deployment deployment=repositoryService.createDeployment()
.addClasspathResource("holiday-request.bpmn20.xml")
.deploy();

我们现在可以通过API查询验证已经部署在引擎中的流程定义。通过RepositoryService创建的ProcessDefinitionQuery对象实现。

        //查询流程定义
ProcessDefinition processDefinition=repositoryService.createProcessDefinitionQuery()
.deploymentId(deployment.getId())
.singleResult();
System.out.println("Found process definition : "+processDefinition.getName());

运行:

xml文件已经存储进了数据库:

1.3、启动流程实例

现在已经在流程引擎中部署了流程定义,因此可以使用这个流程定义作为“蓝图”启动流程实例。

  • 要启动流程实例,需要提供一些初始化流程变量。一般来说,可以通过呈现给用户的表单,或者在流程由其他系统自动触发时通过REST API,来获取这些变量。在这个例子里,我们简化为使用java.util.Scanner类在命令行输入一些数据:
       //1、获取流程初始化变量
Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("Who are you?");
String employee = scanner.nextLine(); System.out.println("How many holidays do you want to request?");
Integer nrOfHolidays = Integer.valueOf(scanner.nextLine()); System.out.println("Why do you need them?");
String description = scanner.nextLine();
  • 接下来,我们使用RuntimeService启动一个流程实例。收集的数据作为一个java.util.Map实例传递,其中的键就是之后用于获取变量的标识符。这个流程实例使用key启动(还有其它方式)。这个key就是BPMN 2.0 XML文件中设置的id属性,在这个例子里是holiday-request。
<process id="holiday-request" name="Holiday Request" isExecutable="true">
     //2、使用RuntimeService启动一个流程实例
RuntimeService runtimeService=processEngine.getRuntimeService();
Map<String, Object> variables = new HashMap<String, Object>();
variables.put("employee", employee);
variables.put("nrOfHolidays", nrOfHolidays);
variables.put("description", description);
ProcessInstance processInstance=runtimeService.startProcessInstanceByKey("holiday-request",variables);

在流程实例启动后,会创建一个执行(execution),并将其放在启动事件上。从这里开始,这个执行会沿着顺序流移动到经理审批的用户任务,并执行用户任务行为。这个行为将在数据库中创建一个任务,该任务可以之后使用查询找到。用户任务是一个等待状态(wait state),引擎会停止执行,返回API调用处。

输入流程初始化变量:

将数据插入数据库中

向数据库中插入了数据:

1.4、Flowable中的事务

在Flowable中,数据库事务扮演了关键角色,用于保证数据一致性,并解决并发问题。当调用Flowable API时,默认情况下,所有操作都是同步的,并处于同一个事务下。这意味着,当方法调用返回时,会启动并提交一个事务。

流程启动后,会有一个数据库事务从流程实例启动时持续到下一个等待状态。在这个例子里,指的是第一个用户任务。当引擎到达这个用户任务时,状态会持久化至数据库,提交事务,并返回API调用处。

在Flowable中,当一个流程实例运行时,总会有一个数据库事务从前一个等待状态持续到下一个等待状态。数据持久化之后,可能在数据库中保存很长时间,甚至几年,直到某个API调用使流程实例继续执行。请注意当流程处在等待状态时,不会消耗任何计算或内存资源,直到下一次APi调用。

在这个例子中,当第一个用户任务完成时,会启动一个数据库事务,从用户任务开始,经过排他网关(自动逻辑),直到第二个用户任务。或通过另一条路径直接到达结束。

1.5、查询与完成任务

在更实际的应用中,会为雇员及经理提供用户界面,让他们可以登录并查看任务列表。其中可以看到作为流程变量存储的流程实例数据,并决定如何操作任务。在这个例子中,我们通过执行API调用来模拟任务列表,通常这些API都是由UI驱动的服务在后台调用的。

我们还没有为用户任务配置办理人。

  • 将第一个任务指派给"经理(managers)"组,而第二个用户任务指派给请假申请的提交人。
        <!--将任务指派给经理组-->
<userTask id="approveTask" name="Approve or reject request" flowable:candidateGroups="managers"/>
       <!--指派给请假审批的审批人,${employee}使用流程变量动态指派,在流程实例启动时传递-->
<userTask id="holidayApprovedTask" name="Holiday Approve!" flowable:assignee="${employee}"/>
  • 要获得实际的任务列表,需要通过TaskService创建一个TaskQuery。这个查询配置为只返回’managers’组的任务:
        //通过TaskService查询 manager 组的任务
TaskService taskService=processEngine.getTaskService();
List<Task> tasks=taskService.createTaskQuery().taskCandidateGroup("managers").list();
System.out.println("You have " + tasks.size() + " tasks:");
for (int i=0; i<tasks.size(); i++) {
System.out.println((i+1) + ") " + tasks.get(i).getName());
}
  • 使用集合下标获取特定流程实例的变量,在控制台输出
        //使用集合下标获取特定流程实例的变量,在控制台输出
System.out.println("Which task would you like to complete?");
int taskIndex = Integer.valueOf(scanner.nextLine());
Task task=tasks.get(taskIndex-1);
Map<String,Object> processVariables=taskService.getVariables(task.getId());
System.out.println(processVariables.get("employee") + " wants " +
processVariables.get("nrOfHolidays") + " of holidays. Do you approve this?");
  • 经理现在就可以完成任务了。在实际开发中,通常由用户提交一个表单。表单中的数据作为流程变量传递。在这里,我们在完成任务时传递带有’approved’变量(这个名字很重要,因为之后会在顺序流的条件中使用)的map来模拟:
        //经理完成任务
boolean approved=scanner.nextLine().toLowerCase().equals("y");
variables = new HashMap<String, Object>();
variables.put("approved", approved);
//任务完成,并会在离开排他网关的两条路径中,基于’approved ’流程变量选择一条
taskService.complete(task.getId(),variables);

现在还缺最后一点,服务任务调用的服务没有实现:

       <!--服务任务,一个自动活动,它会调用一些服务-->
<serviceTask id="externalSystemCall" name="Enter holidays in external system" flowable:class="edu.hpu.process.CallExternalSystemDelegate"/>
  • 创建一个类,实现JavaDelegate接口,实现execute方法,这个方法可以写很多业务逻辑,这里我们只是是在控制台打印输出一些内容:
/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/5/3
* @Description
*/
public class CallExternalSystemDelegate implements JavaDelegate {
public void execute(DelegateExecution delegateExecution) {
System.out.println("Calling the external system for employee "
+ delegateExecution.getVariable("employee"));
}
}

运行:

启动流程:

  • 查看任务

  • 完成任务

  • 执行自动逻辑

至此,一个模拟请假流程就完成了。

1.6、使用历史数据

选择使用Flowable这样的流程引擎的原因之一,是它可以自动存储所有流程实例的审计数据或历史数据。这些数据可以用于创建报告,深入展现组织运行的情况,瓶颈在哪里,等等。

从ProcessEngine获取HistoryService,并创建历史活动(historical activities)的查询。

 //获取HistoryService实例
HistoryService historyService=processEngine.getHistoryService();
//添加查询条件
List<HistoricActivityInstance> activities =
historyService.createHistoricActivityInstanceQuery()
//选择特定实例
.processInstanceId(processInstance.getId())
//选择已完成的
.finished()
//根据实例完成时间升序排列
.orderByHistoricActivityInstanceEndTime().asc()
.list(); for (HistoricActivityInstance activity : activities) {
System.out.println(activity.getActivityId() + " took "
+ activity.getDurationInMillis() + " milliseconds");
}

参考:

【1】:Flowable BPMN 用户手册 (v 6.3.0)
【2】:flowable学习(Ⅰ) --- 创建一个简单的flowable流程例子
【3】:activiti与flowable的区别
【4】:Flowable数据库表说明
【5】:基于BPMN2.0的工作流(Workflow)
【6】:BPMN 2.0 / Flowable
【7】:BPMN 2.0规范
【8】:第 3 章 BPMN 2.0

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