Question

2.3.1. 创建流程引擎

在这个初步教程中，将构建一个简单的例子，以展示如何创建一个Flowable流程引擎，介绍一些核心概念，并展示如何使用API。 截图时使用的是Eclipse，但实际上可以使用任何IDE。我们使用Maven获取Flowable依赖及管理构建，但是类似的任何其它方法也都可以使用（Gradle，Ivy，等等）。

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

首先，通过File → New → Other → Maven Project创建一个新的Maven项目

在下一界面中，选中'create a simple project (skip archetype selection)'

填入'Group Id'与'Artifact id':

这样就建立了空的Maven项目，然后添加两个依赖：

• Flowable流程引擎。使我们可以创建一个ProcessEngine流程引擎对象，并访问Flowable API。

• 一个内存数据库。本例中为H2，因为Flowable引擎在运行流程实例时，需要使用数据库来存储执行与历史数据。 请注意H2依赖包含了数据库及驱动。如果使用其他数据库（例如PostgreSQL，MySQL等），需要添加对应的数据库驱动依赖。

在pom.xml文件中添加下列行：

<dependencies>
  <dependency>
  <groupId>org.flowable</groupId>
  <artifactId>flowable-engine</artifactId>
  <version>6.3.0</version>
  </dependency>
  <dependency>
  <groupId>com.h2database</groupId>
  <artifactId>h2</artifactId>
  <version>1.3.176</version>
  </dependency>
</dependencies>

如果由于某些原因，依赖JAR无法自动获取，可以右键点击项目，并选择'Maven → Update Project'以强制手动刷新（一般不会需要这么操作）。 在这个项目中的'Maven Dependencies'下，可以看到flowable-engine与许多其他（传递的）依赖。

创建一个新的Java类，并添加标准的Java main方法：

package org.flowable;

public class HolidayRequest {

  public static void main(String[] args) {

  }

}

首先要做的是初始化ProcessEngine流程引擎实例。这是一个线程安全的对象，因此通常只需要在一个应用中初始化一次。 ProcessEngine由ProcessEngineConfiguration实例创建。该实例可以配置与调整流程引擎的设置。 通常使用一个配置XML文件创建ProcessEngineConfiguration，但是（像在这里做的一样）也可以编程方式创建它。 ProcessEngineConfiguration所需的最小配置，是数据库JDBC连接：

package org.flowable;

import org.flowable.engine.ProcessEngine;
import org.flowable.engine.ProcessEngineConfiguration;
import org.flowable.engine.impl.cfg.StandaloneProcessEngineConfiguration;

public class HolidayRequest {

  public static void main(String[] args) {
  ProcessEngineConfiguration cfg = new StandaloneProcessEngineConfiguration()
    .setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:flowable;DB_CLOSE_DELAY=-1")
    .setJdbcUsername("sa")
    .setJdbcPassword("")
    .setJdbcDriver("org.h2.Driver")
    .setDatabaseSchemaUpdate(ProcessEngineConfiguration.DB_SCHEMA_UPDATE_TRUE);

  ProcessEngine processEngine = cfg.buildProcessEngine();
  }

}

在上面的代码中，第10行创建了一个独立(standalone)配置对象。这里的'独立'指的是引擎是完全独立创建及使用的（而不是在Spring环境中使用，这时需要使用SpringProcessEngineConfiguration类代替）。第11至14行中，传递了一个内存H2数据库实例的JDBC连接参数。 重要：请注意这样的数据库在JVM重启后会消失。如果需要永久保存数据，需要切换为持久化数据库，并相应切换连接参数。 第15行中，设置了true，确保在JDBC参数连接的数据库中，数据库表结构不存在时，会创建相应的表结构。 另外，Flowable也提供了一组SQL文件，可用于手动创建所有表的数据库表结构。

然后使用这个配置创建ProcessEngine对象（第17行）。

这样就可以运行了。在Eclipse中最简单的方法是右键点击类文件，选择Run As → Java Application ：

应用运行没有问题，但也没有在控制台提供有用的信息，只有一条消息提示日志没有正确配置：

Flowable使用SLF4J作为内部日志框架。在这个例子中，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>

Log4j需要一个配置文件。在src/main/resources文件夹下添加log4j.properties文件，并写入下列内容：

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

重新运行应用。应该可以看到关于引擎启动与创建数据库表结构的提示日志：

这样就得到了一个启动可用的流程引擎。接下来为它提供一个流程！

2.3.2. 部署流程定义

我们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：

这个流程应该已经十分自我解释了。但为了明确起见，说明一下几个要点：

• 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)。

但在这里我们直接撰写XML，以熟悉BPMN 2.0及其概念。

与上面展示的流程图对应的BPMN 2.0 XML在下面显示。请注意这只包含了“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）。

将下面的XML保存在src/main/resources文件夹下名为holiday-request.bpmn20.xml的文件中。

<?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 name="Holiday Request" isExecutable="true">

  <startEvent/>
  <sequenceFlow sourceRef="startEvent" targetRef="approveTask"/>

  <userTask name="Approve or reject request"/>
  <sequenceFlow sourceRef="approveTask" targetRef="decision"/>

  <exclusiveGateway/>
  <sequenceFlow sourceRef="decision" targetRef="externalSystemCall">
    <conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">
    <![CDATA[
      ${approved}
    ]]>
    </conditionExpression>
  </sequenceFlow>
  <sequenceFlow  sourceRef="decision" targetRef="sendRejectionMail">
    <conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">
    <![CDATA[
      ${!approved}
    ]]>
    </conditionExpression>
  </sequenceFlow>

  <serviceTask name="Enter holidays in external system"
    flowable:class="org.flowable.CallExternalSystemDelegate"/>
  <sequenceFlow sourceRef="externalSystemCall" targetRef="holidayApprovedTask"/>

  <userTask name="Holiday approved"/>
  <sequenceFlow sourceRef="holidayApprovedTask" targetRef="approveEnd"/>

  <serviceTask name="Send out rejection email"
    flowable:class="org.flowable.SendRejectionMail"/>
  <sequenceFlow sourceRef="sendRejectionMail" targetRef="rejectEnd"/>

  <endEvent/>

  <endEvent/>

  </process>

</definitions>

第2至11行看起来挺吓人，但其实在大多数的流程定义中都是一样的。这是一种样板文件，需要与BPMN 2.0标准规范完全一致。

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) （见第25至32行）。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 == 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：

RepositoryService repositoryService = processEngine.getRepositoryService();
Deployment deployment = repositoryService.createDeployment()
  .addClasspathResource("holiday-request.bpmn20.xml")
  .deploy();

我们现在可以通过API查询验证流程定义已经部署在引擎中（并学习一些API）。通过RepositoryService创建的ProcessDefinitionQuery对象实现。

ProcessDefinition processDefinition = repositoryService.createProcessDefinitionQuery()
  .deploymentId(deployment.getId())
  .singleResult();
System.out.println("Found process definition : " + processDefinition.getName());

2.3.3. 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：

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();

截下来，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。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holidayRequest。

（请注意：除了使用key之外，在后面你还会看到有很多其他方式启动一个流程实例）

<process name="Holiday Request" isExecutable="true">

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("holidayRequest", 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。

2.3.4. 另一个话题：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。

2.3.5. 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。我们想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。因此需要为第一个任务添加candidateGroups属性：

<userTask name="Approve or reject request" flowable:candidateGroups="managers"/>

并如下所示为第二个任务添加assignee属性。请注意我们没有像上面的’managers’一样使用静态值，而是使用一个流程变量动态指派。这个流程变量是在流程实例启动时传递的：

<userTask name="Holiday approved" flowable:assignee="${employee}"/>

要获得实际的任务列表，需要通过TaskService创建一个TaskQuery。我们配置这个查询只返回’managers’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());
}

可以使用任务Id获取特定流程实例的变量，并在屏幕上显示实际的申请：

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?");

运行结果像下面这样：

经理现在就可以完成任务了。在现实中，这通常意味着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：

boolean approved = scanner.nextLine().toLowerCase().equals("y");
variables = new HashMap<String, Object>();
variables.put("approved", approved);
taskService.complete(task.getId(), variables);

现在任务完成，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。

2.3.6. 实现JavaDelegate

拼图还缺了一块：我们还没有实现申请通过后执行的自动逻辑。在BPMN 2.0 XML中，这是一个服务任务(service task)：

<serviceTask name="Enter holidays in external system"
  flowable:class="org.flowable.CallExternalSystemDelegate"/>

在现实中，这个逻辑可以做任何事情：向某个系统发起一个HTTP REST服务调用，或调用某个使用了好几十年的系统中的遗留代码。我们不会在这里实现实际的逻辑，而只是简单的日志记录流程。

创建一个新的类(在Eclipse里File → New → Class)，填入org.flowable作为包名，CallExternalSystemDelegate作为类名。让这个类实现org.flowable.engine.delegate.JavaDelegate接口，并实现execute方法：

package org.flowable;

import org.flowable.engine.delegate.DelegateExecution;
import org.flowable.engine.delegate.JavaDelegate;

public class CallExternalSystemDelegate implements JavaDelegate {

  public void execute(DelegateExecution execution) {
    System.out.println("Calling the external system for employee "
      + execution.getVariable("employee"));
  }

}

当执行到达服务任务时，会初始化并调用BPMN 2.0 XML中所引用的类。

现在执行这个例子的时候，就会显示出日志信息，说明已经执行了自定义逻辑：

2.3.7. 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。

例如，如果希望显示流程实例已经执行的时间，就可以从ProcessEngine获取HistoryService，并创建历史活动(historical activities)的查询。在下面的代码片段中，可以看到我们添加了一些额外的过滤条件：

• 只选择一个特定流程实例的活动

• 只选择已完成的活动

结果按照结束时间排序，代表其执行顺序。

HistoryService historyService = processEngine.getHistoryService();
List<HistoricActivityInstance> activities =
  historyService.createHistoricActivityInstanceQuery()
   .processInstanceId(processInstance.getId())
   .finished()
   .orderByHistoricActivityInstanceEndTime().asc()
   .list();

for (HistoricActivityInstance activity : activities) {
  System.out.println(activity.getActivityId() + " took "
  + activity.getDurationInMillis() + " milliseconds");
}

再次运行例子，可以看到控制台中显示：

startEvent took 1 milliseconds
approveTask took 2638 milliseconds
decision took 3 milliseconds
externalSystemCall took 1 milliseconds

2.3.8. 小结

这个教程介绍了很多Flowable与BPMN 2.0的概念与术语，也展示了如何编程使用Flowable API。

当然，这只是个开始。下面的章节会更深入介绍许多Flowable引擎支持的选项与特性。其他章节介绍安装与使用Flowable引擎的不同方法，并详细介绍了所有可用的BPMN 2.0结构。