基于WF StateMachine的UML狀態圖動態構建與測試

摘 要：采用UML分析與設計的業務信息系統，業務流程經過層層的抽象迭代，缺乏一種透明的業務流程實現。WF提供了可視化的業務過程編程模型，便于實現業務流程自動化，在對比分析WF State Machine和UML狀態圖的基礎上，研究從UML狀態圖到WF State Machine業務流程映射關系，選取UML中典型狀態圖，依據一定的命名轉換規則，實現了從UML狀態圖分析設計到WF狀態機業務過程可視化的構建，完成了動態測試。

關鍵詞：WF；State Machine；UML；狀態圖

中圖分類號：TP311.51 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

Windows Workflow Foundation（WF）是微軟推出的一個可擴展框架，提供了工作流定義的圖形化的工具和界面。WF可將業務邏輯作為規則或條件來實現，作為工作流的基本組成。WF中狀態機（State Machine）工作流提供的建模類型，可以對事件驅動方式的工作流進行建模，State Machine活動包含狀態和組成的狀態機邏輯轉換。可以為狀態驅動的業務過程提供可視化的建模實現過程[1-3]。UML提供業務過程建模的分析和設計工具，用于企業信息系統的可視化業務流程描述與處理[4，5]，在此過程中，經歷了的層層的業務抽象，最后到業務的實現，一旦業務流程需要修改，需要不斷迭代完成，缺少一種從業務建模到實現的透明轉換過程，實現所見即所得。UML中也包含了State Machine的語義描述，便于對離散事件驅動的動態行為建模[6-8]。

本文在研究UML典型狀態圖（State Diagram）樣例的基礎上，結合WF的可視化實現，探索從UML狀態圖建模到WF State Machine編程模型的無縫轉換，快速構建便于測試的應用程序。

2 映射關系及典型示例（Mapping relationship and

typical example）

2.1 從UML狀態圖到WF State Machine的對應關系分析

UML和WF在狀態機的可視化建模及實現上具有緊密的關聯性，從相關概念的組成和含義幾乎都一一對應，這一點保證了無縫的轉換。如表1所示WF和UML的State Machine相關組成及含義對比，可以看出WF和UML中的State Machine都是事件驅動的建模，相當于所有狀態的容器。相比較而已，在業務系統中，UML中偏重業務流程的分析設計，而WF中更偏重基于工作流的業務實現。兩者的State（狀態）都可置于State Machine之中。兩者的Transition（轉換）和FinalState（終止狀態）的概念也基本相同。有了相對應的組成，這兩個之間在可視化的建模中就有了相對應的可視化圖形符號。

如表2所示，WF和UML State Machine的映射關系及圖形表示，兩者都包括了開始狀態、狀態、狀態轉換、結束狀態等基本符號組成，從符號的表達到信息的展示，都可以無縫對應轉換，從而保證了可視化建模從分析到實現的一致性。表中基于兩者的基本符號，初步構建了基本圖形結構，可以看出，從形式語義上沒有任何信息丟失，主要的區別在于UML中是靜態的分析、設計，WF中可以直接動態的實現，在下面的基于WF的UML狀態圖構建中會詳細分析。

2.2 典型的UML狀態圖示例

為更好的說明基于WF的UML狀態圖構建和實現，選取了Rational Rose中典型的狀態圖，以便于深入的轉換說明。如圖1所示機器人自動轉換狀態圖，在這個示例中，顯示了機器人在轉換過程中涉及的各種狀態，包含了典型的開始狀態，結束狀態、嵌入狀態、自身轉換狀態、歷史狀態，以及各種動作活動（入口動作、出口動作等）、監護條件和觸發等。

3 轉換構建（Convert construction）

依據前面的映射關系和命名規則，如圖2所示，基于WF的UML機器人自動轉換狀態圖頂層映射模型，采用分層逐步迭代的思想，清晰地實現了頂層模型的映射。由圖中可以看出，UML典型示例中的Start、Movement、FinalState、nestedstates等狀態，以及相關的變遷、入口動作、監護條件都信息無損的映射到WF的StateMachine_Automatic Transmission Model for a Robot上。其中UML中Movement狀態的Transition to Self變遷映射成toSelf變遷，從Movement到FinalState的變遷映射成toFinal變遷。由于UML中Movement狀態是一個復合狀態，需進一步的分層構建。

如圖3所示StateMachine_Movement細化模型，UML中的Movement復合狀態，被構建映射為StateMachine_Movement狀態機，嵌入的Start、History、Forward、Reverse置于其內，相關的變遷、入口動作、監護條件都信息無損的映射。由于UML中Forward狀態也是一個復合狀態，也需要進一步的分層構建。

如圖4StateMachine_Forward細化模型，UML中Forward復合狀態被映射為StateMachine_Movement狀態機，嵌入的First Gear和Second Gear狀態置于其內。

4 動態測試（Dynamic test）

在業務系統中，UML主要實現系統靜態分析與設計，經過如圖2—圖4所示的映射，靜態的UML狀態圖被映射成WF的狀態機可視化動態建模，所見即所得，如圖5基于WF的UML機器人自動轉換狀態圖動態運行測試，構建的WF模型在工作流的引擎牽引下就可以實現動態的運行測試，一定程度上實現了業務過程的自動化，實現了業務流程從UML分析設計到無縫實現。

5 結論（Conclusion）

對于復雜的系統，從業務流程的分析設計到實現總是存在著信息的丟失和不一致性，探索一種從業務分析到實現的無縫轉換是必要的。本文在分析UML狀態圖和WF狀態機結合優勢及相關概念和符號表示的基礎上，選取Rational Rose中典型的狀態圖，深入研究了基于WF的UML狀態圖的構建實現，從UML狀態圖中簡單狀態之間的轉換、入口動作，到復合狀態的映射，顯式地將業務邏輯映射為一定的規則或條件，構建了基于WF的狀態機可視化動態模型，基于微軟工作流引擎，實現了狀態驅動的業務過程建模自動化測試，探索了從UML可視化建模分析、設計到WF可視化實現的透明轉換具有實際的意義。

參考文獻（References）

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作者簡介：

孔令東（1973-），男，博士，講師.研究領域：軟件工程，工作流技術.