业务流程执行语言 (BPEL)入门简介

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业务流程执行语言入门简介

Jeffery Lee @SEU

业务流程执行语言（Business Process Execution Language, BPEL, 发音为'bipple'或'bee-pell'），也叫业务过程执行语言，是一种基于XML的，用来描写业务流程的编程语言，被描写的业务流程的每个单一步骤则由Web服务来实现。BPEL的目标是要实现业务流程定义格式的标准化，使得公司之间可以通过Web服务无缝的进行交互。

BPEL是基于Web服务的，并且依赖于WSDL。一个BPEL流程可以发布为一个WSDL定义的服务，并像其它Web服务一样被调用。而且，BPEL希望一个Web服务合成所包含的全部外部Web服务，都是用WSDL服务契约定义的，这令BPEL流程可以调用其它BPEL流程，甚至可以递归的调用自己。值得注意的是BPEL不直接支持人机对话，BPEL所描写的过程仅与Web服务通信，而这些Web服务却可以提供与用户的信息交换，但它们不是用户本身。用BPEL编写的流程可以在任何支持BEPL规范的平台或产品上运行。

BPEL支持两类不同类型的业务流程

• <!--[if !supportLists]-->可执行流程：定义了要执行的各项具体任务，以及完成业务流程所需要调用的各个服务，它们遵循编排规范，可以被一个编排引擎所执行。（orchestration）

• <!--[if !supportLists]-->抽象流程：详细说明了双方或多方的公共消息交换，但没有定义流程流的内部行为细节，不可执行。（choreography）

BPEL的历史

BPEL全称为WS-BPEL，WS-BPEL原名BPEL4WS，最初是在2002年7月随同BPEL4WS1.0规范的发布而出现的，它是IBM、Microsoft和BEA合作的成果。业务处理执行语言结合并且替换了IBM的WebServices Flow Language (WSFL)和微软公司的XLANG规范。

随着SAP和Siebel Systems等其它贡献者的加入，BPEL4WS规范的1.1版于2003年5月发布。该版本获得了较多的关注与厂商的支持，这导致产生大量的商业上遵循BPEL4WS的可用编排引擎。OASIS随后宣布将语言本身重新命名为Web服务业务流程执行语言（WS-BPEL），并于2007年4月12日正式发布WS-BPEL2.0规范，将其作为一个官方的、开放的标准。

BPEL现已成为被业界广泛认可和接受的进行Web服务编排的事实标准。

BPEL与其它Web服务技术的关系

BPEL是建立在Web services技术之上的，因此与WSDL、XML、SOAP和UDDI等标准密切相关。下图展示了Web services技术中众多标准之间的关系。

<!--[if gte vml 1]><v:shapetype id="_x0000_t75" coordsize="21600,21600" o:spt="75" o:preferrelative="t" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" filled="f" stroked="f"> <v:stroke joinstyle="miter" /> <v:formulas> <v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0" /> <v:f eqn="sum @0 1 0" /> <v:f eqn="sum 0 0 @1" /> <v:f eqn="prod @2 1 2" /> <v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth" /> <v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight" /> <v:f eqn="sum @0 0 1" /> <v:f eqn="prod @6 1 2" /> <v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth" /> <v:f eqn="sum @8 21600 0" /> <v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight" /> <v:f eqn="sum @10 21600 0" /> </v:formulas> <v:path o:extrusionok="f" gradientshapeok="t" o:connecttype="rect" /> <o:lock v:ext="edit" aspectratio="t" /> </v:shapetype><v:shape id="_x0000_i1025" type="#_x0000_t75" style='width:228.75pt; height:159.75pt'> <v:imagedata src="file:///E:\TEMP\msohtml1\01\clip_image001.png" o:title="" /> </v:shape><![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->

BPEL流程模型是在WSDL定义的服务模型之上的一层。一个业务流程定义了一个流程实例和它的伙伴之间的交互。

为了定义一个业务流程，BPEL引入了一些新的XML元素，例如

• Partners: 业务事务中的参与者（actors）

• Containers: 组成业务流程中的某一状态的一组消息

• Operations: 所需Web服务的类型

• Port types: operations所要求的相关Web服务的关系

下图展示了BPEL流程定义和WSDL文件之间的映射关系。

<!--[if gte vml 1]><v:shape id="_x0000_i1026" type="#_x0000_t75" style='width:336pt;height:252pt'> <v:imagedata src="file:///E:\TEMP\msohtml1\01\clip_image003.png" o:title="" /> </v:shape><![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->

更多映射细节还需要查看BPEL规范。

BPEL包含的范围

• 处理活动的顺序，特别是网络服务互操作。　

• 消息和处理实例之间的关系。

• 在发生错误和例外情况下的恢复行为。　

• 处理角色之间的基于网络服务关系的双面性。

BPEL语言支持的两类任务

BPEL支持两类任务或者说是行为：基本任务（basic tasks）和结构化任务(structured tasks)。

基本任务是指由业务流程的一个基本的步骤，任务内不会嵌套其它任务；而结构化任务从外部看是一个步骤而从内部看却有若干个步骤。

基本任务包括：

• Invoke任务——允许业务流程在某一个Web服务提供的portType上调用单向的（one-way）或请求/响应（request/respose）操作。

• Receive任务——允许业务流程停下来等待消息到来。

• Reply任务——允许业务流程对收到的消息发送一个回复消息。

• Wait任务——通知流程等待一段时间。

• Assign任务——把数据从一处复制到另一处。

• Throw任务——表明发生了某个错误。

• Terminate任务——终止整个编排实例。

结构化任务包括：

• Sequence任务——定义一个有序的任务序列

• Switch任务——根据条件选择某一分支

• Pick任务——停下并等待某一适当消息的到来，或者等到超时继续前进。只要多个触发器中的一个发生，就执行相应的活动，任务便结束了。

• While任务——定义循环执行，直至满足某一个条件的一组任务。

• Flow任务——表明一组应并行执行的步骤（可以通过建立连接来定义一个特定流程的执行序列）

以上是是BPEL4WS1.1中常见的任务，在最新发布的WS-BPEL2.0有较大的改变。支持更多新的任务或行为(if-then-else, repeatUntil, validate, forEach, extensionActivity)

关于WS-BPEL2.0，OASIS提供了webinars（web based seminar )推荐大家载下来看看

http://www.oasis-open.org/events/webinars/

BPEL中表达式

BPEL支持四种表达式

• 布尔表达式。

• 持续时间表达式。

• 截止时间表达式。

• 普通表达式，可以归结为XML Schema中所定义的string, number和boolean格式。

BPEL同时支持一些操作符，如简单的算术运算(加、减、乘)、简单的比较运算(等于、不等于、小于、大于、小于等于、大于等于)、布尔运算(and和or运算)以及对xml格式的操作符。现有的BPEL可以通过外部的表达式语言来描述、计算表达式，这通过process的expressionLanguage属性进行表达式语言指定，现在只能指定为XPath1.0

BPEL中的变量

WS-BPEL变量标识流程中交换的特定数据。BPEL流程在收到一个消息后，会为相应的变量赋值，以便后续请求能够访问。BPEL支持的变量类型包括三种:

1. 由WSDL文件所定义的消息类型(message type);

2. 由XML Schema所定义的简单类型(simple type);

3. 由XML Schema所定义的元素(element).

每一个变量都从属于所在的作用域(scope)之内。

BPEL中的作用域

作用域 (scope)是用来表示流程中的一个区域。如前所述，某个作用域内的变量只在该作用域内有效，但BPEL还扩展了作用域的功能，具体体现在如下几个方面:

错误处理（Fault Handler）

当一个行为出错的时候，会抛出一个错误消息。该消息首先会被自身的错误处理器(如果有的话)所处理。错误处理器会尝试三种解决方案:

• <!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->分析该错误信息，并根据指定规则找到对应的合适的行为进行处理；

• <!--[if !supportLists]-->使用一个rethrow行为，向外再次抛出一个错误；

• <!--[if !supportLists]-->强制终止该流程的执行。

事件处理（Event Handler）

BPEL中定义了两类事件：一类是“消息事件”，即从外部传来的消息；另一类是由于达到了用户定义的时间点而发出的警告。事件处理机制从作用域的一开始就激活，一直等待事件的到来而执行内部行为，也会随着作用域的结束而结束。

补偿服务（Compensation Handler）

补偿处理是为了将流程的状态回滚，回到跟进入作用域前一样。所需要做的就是将该作用域内已执行部分采用其它行为进行撤销，通常是调用一个效果相反的服务。

错误及补偿处理程序与OOP语言（如Java）中的catch子句类似。如果执行了某个抛出任务，就会触发错误及补偿处理程序。

BPEL组件架构

BPEL核心组件有三部分组成

• <!--[if !supportLists]-->BPEL设计工具（BPEL Designer）

• <!--[if !supportLists]-->业务流模板（Process flow template）

• <!--[if !supportLists]-->BPEL引擎（BPEL Engine）

BPEL设计工具

大多基于Eclipse实现。

业务流模板

业务流模板遵守BPEL规范。它在设计阶段有BPEL设计工具生成，运行阶段由BPEL引擎执行。

BPEL 引擎

执行任何与 BPEL 标准相符的业务流模板，主要功能包括调用 Web 服务，数据内容映射，错误处理，事务支持，安全等等。通常 BPEL 引擎与应用服务器集成在一起。

在一个典型的BPEL应用场景中，一家公司的业务分析将使用BPEL设计工具（GUI）来定义一个业务流程。一旦流程定义完毕，设计工具将在后台生成包含业务流程逻辑的业务逻辑模板。运行时，该流程模板将被BPEL引擎所执行。

<!--[if gte vml 1]><v:shape id="_x0000_i1027" type="#_x0000_t75" style='width:416.25pt; height:263.25pt'> <v:imagedata src="file:///E:\TEMP\msohtml1\01\clip_image005.png" o:title="" /> </v:shape><![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->

常见的BPEL引擎和设计工具

Active BPEL Designer, Active BPEL Engine http://www.active-endpoints.com/products/index.html

BPWS4J, WBI Server Foundation

http://www.alphaworks.ibm.com/tech/bpws4j http://www-306.ibm.com/software/integration/wbisf/

Oracle BPEL Process Manager

http://www.oracle.com/technology/products/ias/bpel/index.html

Bexee

http://bexee.sourceforge.net

Cape Clear Orchestrator

http://www.capeclear.com/technology/bpel/index.shtml

Parasoft BPEL Maestro

http://www.parasoft.com/jsp/products/home.jsp?product=BPEL