Activiti核心源码分析

Activiti是业界很流行的java工作流引擎，关于Activiti与JBPM5的关系和如何选择不是本文要讨论的话题，相关内容可以baidu一下。Activiti从架构角度看是比较优秀的，是很面向对象的，是我所阅读过的代码结构很棒的开源软件，个人认为比Spring，Hibernate的要好。

Activiti的基础编程框架

Activiti基于Spring，ibatis等开源中间件作为软件平台，在此之上构建了非常清晰的开发框架。上图列出了Activiti的核心组件。

1.ProcessEngine：流程引擎的抽象，对于开发者来说，它是我们使用Activiti的facade，通过它可以获得我们需要的一切服务。

2.XXService（TaskService,RuntimeService,RepositoryService...):Activiti按照流程的生命周期（定义，部署，运行）把不同阶段的服务封装在不同的Service中，用户可以非常清晰地使用特定阶段的接口。通过ProcessEngine能够获得这些Service实例。TaskService,RuntimeService,RepositoryService是非常重要的三个Service：

TaskService：流程运行过程中，与每个任务节点相关的接口，比如complete,delete,delegate等等

RepositoryService:流程定义和部署相关的存储服务。

RuntimeService：流程运行时相关服务，如startProcessInstanceByKey.

关于ProcessEngine和XXService的关系，可以看下面这张图：

3.CommandContextInterceptor(CommandExecutor):Activiti使用命令模式作为基础开发模式，上面Service中定义的各个方法都对应相应的命令对象（xxCmd), Service把各种请求委托给xxCmd，xxCmd来决定命令的接收者，接收者执行后返回结果。而CommandContextIntercepter顾名思义，它是一个拦截器，拦截所有命令，在命令执行前后执行一些公共性操作。比如CommandContextIntercepter的核心方法：

public <T> T execute(Command<T> command) {
CommandContext context = commandContextFactory.createCommandContext(command);

try {
  //执行前保存上下文
  Context.setCommandContext(context);
  Context.setProcessEngineConfiguration(processEngineConfiguration);
  return next.execute(command);//执行命令
  
} catch (Exception e) {
  context.exception(e);
  
} finally {
  try {
	//关闭上下文，内部会flush session，把数据持久化到db等
	context.close();
  } finally {
	//释放上下文
	Context.removeCommandContext();
	Context.removeProcessEngineConfiguration();
  }
}

return null;
}

关于命令模式的细节说明，网上有很多资料，这里不展开。我只是想说一下我看到Activiti的这种设计之后的两点感受：

1）一个产品或者一个项目，从技术上必须有一个明确的、唯一的开发模型或者叫开发样式（真不知道怎么说恰当），我们常说希望一个团队的所有人写出的代码都有统一的风格，都像是一个人写出来的，很理想化，但做到很难，往往我们都是通过“规范”去约束大家这样做，而规范毕竟是程序之外的东西，主观性很强，不遵守规范的情况屡屡发生。而如果架构师给出了明确的开发模型，并使用一些基础组件加以强化，把程序员要走的路规定清楚，那你想不遵守规范都会很难，因为那意味着你写的东西没发工作。就像Activiti做的这样，明确以Command作为基本开发模型，辅之以Event-Listener，这样编程风格的整体性得到了保证。

2）使用命令模式的好处，我这里体会最深的就是 职责分离，解耦。有了Command，各个Service从角色上说只是一些协调者或者控制者，他不需要知道具体怎么做，他只是把任务交给了各个命令。直接的好处是臃肿的、万能的大类没有了。而这往往是我们平时开发中最深恶痛绝的地方。

4.核心业务对象（Task，ProcessInstance，Execution...):org.activiti.engine.impl.persistence.entity包下的类是Activiti的核心业务对象。它们是真正的对象，而不是只有数据没有行为的假对象，搞java企业级开发的人也许已经习惯了下面的层次划分：controller->service->dao->entity, entity只是ORMapping中数据表的java对象体现，没有任何行为（getter/setter不能算行为），对于面向对象来说，这当然是有问题的，记得曾听人说过这样的话“使用面向对象语言进行设计和开发 与 面向对象的设计和开发 是两回事”，面向对象讲究的是“封装”，“多态”，追求的是满足“开-闭”原则的、职责单一的对象社会。如果你认同上述观点，那么相信Activiti会让你感觉舒服一些，以TaskEntity为例，其UML类图如下：

（图2：TaskEntity类）

TaskEntity实现了3个接口：Task，DelegateTask和PersistentObject。其中PersistentObject是一个声明接口，表明TaskEntity需要持久化。接口是一种角色的声明，是一份职责的描述而TaskEntity就是这个角色的具体扮演者，因此TaskEntity必须承担如complete,delegate等职责。

但是这里有些遗憾的是像complete这么重要的行为居然没有在3个接口中描述（难道是因为工期紧张？^_^），因此“面向抽象”编程对于TaskEntity来说还没有完全做到。但至少Activiti告诉我们：

1）牢记面向抽象编程,把职责拆分为不同的接口，让接口来体现对象的职责，而不用去关心这份职责具体由哪个对象实现；

2）entity其实可以也应该是真正的对象。

5.Activiti的上下文组件（Context）

上下文（Context）用来保存生命周期很长的、全局性的信息。Activiti的Context类（在org.activiti.engine.impl.context包下）保持如下三类信息：

（图3：Context类）

CommandContext：命令上下文，保持每个命令需要的必要资源，如持久化需要的session。

ProcessEngineConfigurationImpl：流程引擎相关的配置信息。它是整个引擎的全局配置信息，mailServerHost，DataSource等。单例。该实例在流程引擎创建时被实例化，其调用stack如下图：

（图4：ProcessEngineConfiguration的初始化）

ExecutionContext：刚看到这个类感觉有些奇怪，不明白其作用是什么。看其代码持有ExecutionEntity这个实例。而ExecutionEntity是Activiti中非常重要的一个类，//TODO

6.Activiti的持久化框架（组件）

Activiti使用ibatis作为ORMapping工具。在此基础之上Activiti设计了自己的持久化框架，看一张图：

（图5：Activiti持久化框架）

顶层接口是Session和SessionFactory，这都非常好理解了。

Session有两个实现类：

DbSqlSession：简单点说，DbSqlSession负责sql表达式的执行。

AbstractManager:简单点说，AbstractManager及其子类负责面向对象的持久化操作

同理DbSqlSessionFactory与GenericManagerFactory的区别就很好理解了。

持久化框架也是在流程引擎建立时初始化的，具体见图4.

7.Event-Listener 组件

Activiti允许客户端代码介入流程的执行。为此提供了一个基础组件，看图：

（图6：用户代码介入流程的基础组件）

用户可以介入的代码类型包括：TaskListener，JavaDelegate，Expression，ExecutionListener。

ProcessEngineConfigurationImpl持有DelegateInterceptor的某个实例，这样就可以随时非常方便地调用handleInvocation

8.Cache 组件

对Activiti的cache实现很感兴趣，但现在我了解到的情况（也许还没有了解清楚）其cache的实现还是很简单的，在DbSqlSession中有cache实现：

  protected List<PersistentObject> insertedObjects = new ArrayList<PersistentObject>();
  protected Map<Class<?>, Map<String, CachedObject>> cachedObjects = new HashMap<Class<?>, Map<String,CachedObject>>();
  protected List<DeleteOperation> deletedObjects = new ArrayList<DeleteOperation>();
  protected List<DeserializedObject> deserializedObjects = new ArrayList<DeserializedObject>();

也就是说Activiti就是基于内存的List和Map来做缓存的。具体怎么用的呢？以DbSqlSession.selectOne方法为例：

  public Object selectOne(String statement, Object parameter) {
    statement = dbSqlSessionFactory.mapStatement(statement);
    Object result = sqlSession.selectOne(statement, parameter);
    if (result instanceof PersistentObject) {
      PersistentObject loadedObject = (PersistentObject) result;
      //缓存处理
      result = cacheFilter(loadedObject);
    }
    return result;
  }

  protected PersistentObject cacheFilter(PersistentObject persistentObject) {
    PersistentObject cachedPersistentObject = cacheGet(persistentObject.getClass(), persistentObject.getId());
    if (cachedPersistentObject!=null) {
      //如果缓存中有就直接返回
      return cachedPersistentObject;
    }
    //否则，就先放入缓存
    cachePut(persistentObject, true);
    return persistentObject;
  }

  protected CachedObject cachePut(PersistentObject persistentObject, boolean storeState) {
    Map<String, CachedObject> classCache = cachedObjects.get(persistentObject.getClass());
    if (classCache==null) {
      classCache = new HashMap<String, CachedObject>();
      cachedObjects.put(persistentObject.getClass(), classCache);
    }
    //这里是关键：一个CachedObject包含被缓存的对象本身：persistentObject和缓存的状态：storeState
    //Activiti正是根据storeState来判别缓存中的数据是否被更新是否与db保持一致的。
    CachedObject cachedObject = new CachedObject(persistentObject, storeState);
    classCache.put(persistentObject.getId(), cachedObject);
    return cachedObject;
  }

看了Activiti的缓存设计，我现在最大的疑问是Activiti貌似不支持cluster，因为其缓存设计是基于单机内存的，这个问题还需要进一步调查。

9.异步执行组件

Activiti可以异步执行job（具体例子可以看一下ProcessInstance startProcessInstanceByKey(String processDefinitionKey);），下面简单分析一下其实现过程，还是先看图：

（图7：异步执行组件核心类）

JobExecutor是异步执行组件的核心类，其包含三个主要属性：

1）JobAcquisitionThread jobAccquisitionThread:执行任务的线程 extends java.lang.Thread

2)BlockingQueue<Runnable> threadPoolQueue

3)ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor:线程池

方法ProcessEngines在引擎启动时调用JobExecutor.start，JobAcquisitionThread 线程即开始工作，其run方法不断循环执行AcquiredJobs中的job，执行一次后线程等待一定时间直到超时或者JobExecutor.jobWasAdded方法因为有新任务而被调用。

这里发现有一处设计的不够好：JobAcquisitionThread 与JobExecutor之间的关系是如此紧密（你中有我，我中有你），那么可以把JobAcquisitionThread 作为JobExecutor的内部类来实现，同时把ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor交给JobAcquisitionThread 来管理，JobExecutor只负责接受任务以及启动、停止等更高级的工作，具体细节委托给JobAcquisitionThread ，责任分解，便于维护，JobExecutor的代码也会看起来更清晰。

10.PVM

PVM:Process Virtal Machine,流程虚拟机API暴露了流程虚拟机的POJO核心，流程虚拟机API描述了一个工作流流程必备的组件，这些组件包括：

PvmProcessDefinition：流程的定义，形象点说就是用户画的那个图。静态含义。

PvmProcessInstance：流程实例，用户发起的某个PvmProcessDefinition的一个实例，动态含义。

PvmActivity：流程中的一个节点

PvmTransition：衔接各个节点之间的路径，形象点说就是图中各个节点之间的连接线。

PvmEvent：流程执行过程中触发的事件

以上这些组件很好地对一个流程进行了建模和抽象。每个组件都有很清晰的角色和职责划分。另外，有了这些API，我们可以通过编程的方式，用代码来“画”一个流程图并让他run起来，例如：

PvmProcessDefinition processDefinition = new ProcessDefinitionBuilder()
		.createActivity("a").initial().behavior(new WaitState())
		.transition("b").endActivity().createActivity("b")
		.behavior(new WaitState()).transition("c").endActivity()
		.createActivity("c").behavior(new WaitState()).endActivity()
		.buildProcessDefinition();
PvmProcessInstance processInstance = processDefinition
		.createProcessInstance();
processInstance.start();
PvmExecution activityInstance = processInstance.findExecution("a");
assertNotNull(activityInstance);
activityInstance.signal(null, null);
activityInstance = processInstance.findExecution("b");
assertNotNull(activityInstance);
activityInstance.signal(null, null);
activityInstance = processInstance.findExecution("c");
assertNotNull(activityInstance);

以上代码都很简单，很好理解，只有一点需要说明一下，粗体红色背景的behavior方法，为一个PvmActivity增加ActivityBehavior，这是干什么呢？ActivityBehavior是一个interface,其接口声明很简单：

/**
 * @author Tom Baeyens
 */
public interface ActivityBehavior {

  void execute(ActivityExecution execution) throws Exception;
}

我的理解：Activiti把完成一个PvmActivity的行为单独建模封装在ActivityBehavior中。execute方法只有一个参数ActivityExecution，为啥这么设计？

为了更好地理解ActivityBehavior的作用，我们以TaskEntity.complete方法为例,分析其执行过程，先看complete的代码：

  public void complete() {
    fireEvent(TaskListener.EVENTNAME_COMPLETE);

    Context
      .getCommandContext()
      .getTaskManager()
      .deleteTask(this, TaskEntity.DELETE_REASON_COMPLETED, false);
    
    if (executionId!=null) {
      getExecution().signal(null, null);
    }
  }

代码很简单，也很好理解（可能出乎我们的意料，因为完成一个task，其实有很多事情要做的）：

1.fireEvent：通知Listener，本任务完成了。

2.数据持久化相关的动作

3.getExecution().signal(null, null)：发信号，这里面隐藏的东西就多了，总体来说，完成了当前任务流程怎么走，怎么生成新的任务都是在这里完成的。

进去看看：

  public void signal(String signalName, Object signalData) {
    ensureActivityInitialized();
    SignallableActivityBehavior activityBehavior = (SignallableActivityBehavior) activity.getActivityBehavior();
    try {
      activityBehavior.signal(this, signalName, signalData);
    } catch (RuntimeException e) {
      throw e;
    } catch (Exception e) {
      throw new PvmException("couldn't process signal '"+signalName+"' on activity '"+activity.getId()+"': "+e.getMessage(), e);
    }
  }

ExecutionEntity.signal方法核心工作就是把发信号的工作委托给PvmActivity的activityBehavior. 这里的设计存在问题，很显然其触犯了一个代码的坏味道：消息链。它让ExceutionEntity没有必要地与SignallableActivityBehavior 产生了耦合，更好的做法应该是PvmActivity提供signal方法，其内部调用ActivityBehavior完成发信号工作。

其实看看PvmActivity的接口声明，我不免也有疑问，本来属于PvmActivity的很重要的职责在其接口声明中都没有体现，why？？

/**
 * @author Tom Baeyens
 */
public interface PvmActivity extends PvmScope {
  
  boolean isAsync();

  PvmScope getParent();

  List<PvmTransition> getIncomingTransitions();

  List<PvmTransition> getOutgoingTransitions();
  
  PvmTransition findOutgoingTransition(String transitionId);
}

把思路拉回来，我们继续看activityBehavior.signal方法内部的具体实现。

//待续