从UML到BPEL

本文描述了一种新工具，该工具是在alphaWorks网站上发布的Emerging Technologies Toolkit version 1.1 （ETTK），它采取用统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）定义的流程并生成相应的BPEL和WSDL文档来实现该流程。这种性能用于突出对象管理组（OMGs）模型驱动体系结构（MDA）创始的一些优点：提高开发过程中的抽象水平，因此获得更高的生产率， 更好的质量，能够隔离于技术的根本改变。

如此多的XML ...

随着面向服务的体系结构（SOA）的出现，应用程序开发经历了一次彻底改变。这种架构合并了基于XML的标准，例如WSDL、简单对象访问协议（SOAP）、统一描述、发现和集成协议（UDDI）和现在的BPEL。然而，当您能做更多的事情时，开发任务的大小和复杂性已经提高，并且开发者会发现他们沉迷于文档和语法中，而迷失了他们工作的主要目标。另外，开发人员的目标在发生变化，标准本身也处在发展之中。因而，为了能快速的采用Web服务，开发者正在寻找解决复杂、高效和技术改变问题的答案。

UML到BPEL的映射工具能够获得用UML工具（例如：IBM Rational的XDE或Rose）开发的流程模型，并且能将它们转换为正确的BPEL和WSDL文档来实现该流程。 Emerging Technologies Toolkit version 1.1 （ETTK）是测试有趣的新技术的环境，并且现在具有两种格式：autonomic和webservices。本文重点介绍后者——webservices。

BPEL是什么？

BPEL提供了一种XML注释和语义，用于指定基于Web服务的业务流程行为。使用合作伙伴的交互方式，定义了该BPEL4WS流程。合作伙伴可以将服务提供给流程，也可以向流程请求服务，或者参与到流程的双向交互中。BPEL通过指定顺序来编排Web服务，这对服务集合的调用来说意义深远。BPEL还针对每个服务分配了合作伙伴的责任。您可以使用它来指定合作伙伴的公共接口和可执行流程的描述。

BPEL 1.1是该规范的最新版本。它除了澄清术语之外，还允许较好的变量范围和附加的事件处理程序。有关该规范的最新版本和BPEL介绍，请参阅最前面的两篇相关内容链接。

为什么使用UML？

UML是一种OMG标准，该标准提供了一种可视化的建模表示法，这对设计和了解复杂的系统很有效。

UML具有下列几种通用优点：它是众所周知的面向对象（Object-Oriented ，oo）建模表示法，具有非常容易理解的图形表示法以及一套丰富的语义集来捕获OO系统的关键特征。 UML广泛地应用于面向对象的软件开发，还常用于定制的、基于组件的软件开发、业务流程建模和系统设计。这使大部分UML经验能被应用到成熟的Web服务技术中。

QCQBB">扩展UML
扩展或定制UML的特性对MDA来说是很必要的；可以通过定制UML来支持系统建模，这种系统是需要完全或部分的部署到Web服务基础架构上。本文主要介绍模板（stereotypes）。模板（stereotypes）是一种对模型的元素进行分类的方法。例如，如果您有一个表示顾客的类，那么您可以附加<<entity>> 模板（stereotypes）来表示它代表一个数据对象（或许是Entity Bean）。这种信息有助于人们对模型的可读性，甚至可以用来改变表示CASE工具（例如Rational Rose）中类的图标。然而，在这种情况下您可以使用它来指导模型的翻译。要记住，您可以将模板（stereotypes）添加到UML模型中的更多元素上。还可以在配置文件（Profile）中结合这些模板（stereotypes）。为了表示特定的兴趣域，UML配置文件（Profiles）用于定义对基本UML的扩展集合。例如那些为CORBA和数据建模（Data Modeling）定义的配置文件（Profiles）。配置文件定义了要使用的UML元素，如何对其进行扩展，以及约束元素集合的良好性规则（well-formedness rules）。

下面部分，我将介绍一种UML配置文件（Profile），可以通过构建与BPEL4WS（Web服务业务流程执行语言）相对应的一套语义结构来支持建模。同时还将描述BPEL4WS映射，BPEL4WS映射可以从适合配置文件的UML模型自动生成Web服务制品（BPEL、WSDL、XSD）。

下面部分将展示实际的BPEL例子以及UML配置文件（Profile），并重点讲述关键概念。

自动化业务流程的UML配置文件（Profile）

这部分通过一个例子介绍了UML配置文件子集，该例子定义了一个简单本的贷款批准流程。在本例中您将会在ETTK的README文档中发现转换器。它可以被总结为如下所示：

“在收到贷款请求时，将请求的数值与数值（10000）比较。如果请求的数值比较少，那么将调用Assessor服务，否则将将调用Approver服务。如果Accessor认为该请求的风险比较高，它也将被传递给Approver。当Approver完成或者Accessor接受时，将会返回批准信息。”

BPEL流程是有状态的并包含实例，所以在BPEL中，这种情况都会被作为一个LoanApproval流程而实现，对于被处理的每个实际贷款申请，LoanApproval流程都会有一个实例。每个实例都用BPEL变量来捕获它自己的状态。在UML配置文件中，流程被表示为<<Process>>模板类。类的属性与流程的状态相对应（在BPEL4WS 1.0术语中的容器，或者BPEL 1.1中的变量）图1显示了表示贷款批准流程的UML类 。

图 1.用于BPEL流程建模的UML类

通过活动图可以清楚的描述类的行为。图2显示了贷款批准流程的活动图。例如，invokeAssessor活动显示为带有圆角的长方形。执行的操作显示为活动的入口条件；例如，riskAssessment（一个变量）被设置为检查服务的结果。通过UML分区（也作为泳道）来表示流程中通信的合作伙伴：customer、assessor以及approver。每个分区中显示了往合作伙伴发送或者接收信息的活动。箭头表示流程执行活动的顺序。注意分派（assingment）活动没有放到一个分区中；它描绘了发生在它自身流程内的活动，该流程不需要外部服务。

图 2贷款批准流程的活动图

应答（reply）活动向顾客返回响应，完成流程的处理。每个活动都有一个描述性的名称和输入活动来细化活动执行的工作。

映射到BPEL4WS

自动化业务流程的UML配置文件表示可以从UML模型生成完整的可执行BPEL制品。表1 概要的展示了从配置文件到BPEL的映射，覆盖到了本文介绍的配置文件子集。

表 1. UML到BPEL4WS映射概述

清单1（由于版面空间原因，这里省略了很多细节代码）显示了BPEL文档的缩减版本，该文档是由本文介绍的贷款批准例子生成的。

            <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>
            

在参考资料中可以找到完整的配置文件链接。

UML到BPEL映射验证器

从IBM alphaWorks可以获得作为ETTK的一部分的技术验证器，它支持从UML工具（例如Rational XDE）到BPEL4WS运行时间（BPWS4J）的端到端情景。映射实现被构建为Eclipse插件，它采取了UML模型（XMI）交换的工业标准文件格式作为输入。BPEL4WS制品（artifact）同需要的WSDL和XSD制品是一起生成的。

让我们看一下验证器。首先要根据您的需要安装一些先决条件。ETTK页面显示了相关详细信息（参阅参考资料下载链接）。概括起来，您需要下列资源：

• 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）。

假设您已经具有下面需要的合适环境。

验证器随着不同情景的一套样例文档而产生，例如贷款批准或购买订单流程。样例文档将是两种类型：一种是可以由Rose或XDEUML打开和修改的模型文档，另一种是包含UML模型的XMI版本的XML文档，该文档可以通过Rose或XDE进行输出。在图3中可以看到Rose或XDE中相应的模型，或者这些工具的XMI输出的模型。

图3使用一个UML活动图显示了转换文档的全部流程；UML没有用吗？方框表示制品（通常是文档），而椭圆表示一个操作或活动。主要阶段是：

• 构建UML模型并将其导出到XMI（使用Rose或XDE)
• 生成BPEL、WSDL和XSD文档
• 在BPWS4J运行时间部署并运行这些文档—— 测试。

图3. 开发一个流程

构建并输出UML模型
如果具有Rose而不没有XDE，则可以打开其中一个UML文档（.mdl或.mdx）；在本文中您已经通过贷款批准的例子看到了这些例子。

图 4.使用XDE建模并输出

在图4UML模型被输出到XMI——您需要使用XDE v2003或更新版本。注意这种方法的好处是您正在使用的是一般性用途，而不需要修改UML工具和UML的标准扩展机制来构建和输出流程定义。

一旦模型执行完毕，则可以点击File -->Export菜单，选择XMI Export将其输出，如图4所示。

生成BPEL和WSDL文档
在Eclipse（或WebSphere Application Developer (IE)）中创建Java Project，然后导入您在前面创建的XMI文档（或使用ETTK提供的XMI样例文档）。最后选择XMI文件并通过右击鼠标菜单选择“Generate BPEL from UML”，如图5所示。

图 5.转换XMI文件

下面为您提供了更改不同前缀的机会；需要对其进行改进来与您的设置相匹配，如果您恰好使用的是ETTK安装，则默认值不需要修改，如图6所示。

图6.设置前缀

单击“Finish”按钮后，许多文档将显示在工程中，其中包括主要的BPEL和WSDL文档，LoanAssessor和LoanApprover服务以及数据定义的WSDL文档。

测试
这时，生成的文档应该准备进行部署。本文中可以部署到Apache Tomcat，但是也同样可以使用WebSphere Application Server。

导航到BPEL4WS部署面板（地址是http://localhost:8080/bpws4j/admin/index.html)），接着在各自的字段输入与主要服务相应的WSDL文档（即 Loan ApprovalProcess.wsdl）和BPEL文档，（即ProcessOrder.bpel），如图 7所示。

图7.部署流程

单击“Continue Deployment”按钮之后，在流程插入不同角色需要的所有文档。在本例中有两个特别的任务：LoanAssessor和LoanApprover。

图 8.部署服务

一旦部署完流程（参阅Figure 8所示），然后运行的例子与BPWS4J例子是相同的：调用与您的操作系统相应的LoanApprovalSample脚本：

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

例如，

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

根据UML活动图，可以知道数值10000是重要的！

反射

本文介绍了带有UML到BPEL转换器的自动化业务流程UML配置文件。配置文件允许开发者使用常规的UML技巧和工具，开发基于BPEL4WS的Web服务业务流程。这种方法使面向服务的的BPEL4WS组件合并到全面的系统设计，该系统设计利用了现存的软件工程方法。另外，从UML到BPEL4WS的映射容许使用模型驱动开发方法，从UML模型自动生成BPEL4WS可执行的流程。

这种方法着重于了MDA的概念如何能被运用到其它领域以及抽象的更高级别，该方法使得开发者可以隔离于技术的改变。

这里有几种不同的情况，每种情况下这种方法都是有益的：

• 第一种情况，屏蔽在项目使用的技术版本的更改。BPEL可以（并且已经）更改了版本。如果流程所使用的语义没有发生根本的变化，可以重新生成实现而无需开发人员的干预。这种转换技术也能用来保护开发者在最初开发UML模型的投入：当有UML新版本可用的时候（例如将版本从1.4升级到2版本)，UML模型本身也能进行转换。
• 第二种情况，可以产生UML配置表，使用它能生成其它过程实现，诸如BPML。
• 第三种方法，可以从单个模型生成多种技术的制品（artifact）。在本例中包括BPEL和WSDL，但不能能生成non-XML输出，诸如Java输出。
• 最后，转变是双向的--在本例中有一个反向映射来支持现有的BPEL4WS和WSDL制品（artifact）的导入，以及支持BPEL4WS和WSDL制品（artifact）的同步，一方发生的改变能够反映到另一方。

致谢

感谢Gary Flood、Catherine Griffin和Tracy Gardner对本文进行输入和注释工作。

参考资料

• 从IBM alphaWorks下载ETTK。
  
  
• 请参阅IBM alphaWorks 上的live running install of the ETTK on developerWorks。
  
  
• 阅读James Snell编写的“Implementing Web services with the ETTK”教程。 （developerWorks，2003年4月）
  
  
• 查看OMG上的MDA参考资料页面，那里有很多文章，可以链接到会议和更多信息。
  
  
• 浏览OMG上的UML参考资料，那里有很多文章，可以链接到会议和更多信息。
  
  
• 在<ettk install directory>\\wstk\\services\\demos\\uml2bpel\\docs\\UMLProfileForBusinessProcess1.1.pdf文档中查找UML Profile。
  
  
• 阅读BPEL 1.1规范 （developerWorks，2003年3月）。
  
  
• 通过阅读Frank Leymann和Dieter Roller编写的“Web服务世界中的业务流程”，，获取优秀的关于BPEL4WS的概述（developerWorks，2002年8月）。