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????????本文對(duì)Java規(guī)則引擎與其API(JSR-94)及相關(guān)實(shí)現(xiàn)做了較詳細(xì)的介紹,對(duì)其體系結(jié)構(gòu)和API應(yīng)用有較詳盡的描述,并指出Java規(guī)則引擎,規(guī)則語(yǔ)言,JSR-94的相互關(guān)系,以及JSR-94的不足之處和展望。
復(fù)雜企業(yè)級(jí)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)以及其中隨外部條件不斷變化的業(yè)務(wù)規(guī)則(business logic),迫切需要分離商業(yè)決策者的商業(yè)決策邏輯和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的技術(shù)決策,并把這些商業(yè)決策放在中心數(shù)據(jù)庫(kù)或其他統(tǒng)一的地方,讓它們能在運(yùn)行時(shí)(即商務(wù)時(shí)間)可以動(dòng)態(tài)地管理和修改從而提供軟件系統(tǒng)的柔性和適應(yīng)性。規(guī)則引擎正是應(yīng)用于上述動(dòng)態(tài)環(huán)境中的一種解決方法。
本文第一部分簡(jiǎn)要介紹了規(guī)則引擎的產(chǎn)生背景和基于規(guī)則的專家系統(tǒng),第二部分介紹了什么是規(guī)則引擎及其架構(gòu)和算法,第三部分介紹了商業(yè)產(chǎn)品和開(kāi)源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)等各種Java規(guī)則引擎,第四部分對(duì)Java規(guī)則引擎API(JSR-94)作了詳細(xì)介紹,講解了其體系結(jié)構(gòu),管理API和運(yùn)行時(shí)API及相關(guān)安全問(wèn)題,第五部分則對(duì)規(guī)則語(yǔ)言及其標(biāo)準(zhǔn)化作了探討,第六部分給出了一個(gè)使用Java規(guī)則引擎API的簡(jiǎn)單示例,第七部分給予小結(jié)和展望。
1、 介紹
1.1 規(guī)則引擎產(chǎn)生背景
企業(yè)管理者對(duì)企業(yè)級(jí)IT系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有著如下的要求:(1)為提高效率,管理流程必須自動(dòng)化,即使現(xiàn)代商業(yè)規(guī)則異常復(fù)雜(2)市場(chǎng)要求業(yè)務(wù)規(guī)則經(jīng)常變化,IT系統(tǒng)必須依據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則的變化快速、低成本的更新(3)為了快速、低成本的更新,業(yè)務(wù)人員應(yīng)能直接管理IT系統(tǒng)中的規(guī)則,不需要程序開(kāi)發(fā)人員參與。
而項(xiàng)目開(kāi)發(fā)人員則碰到了以下問(wèn)題:(1)程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),有些復(fù)雜的商業(yè)規(guī)則很難推導(dǎo)出算法和抽象出數(shù)據(jù)模型(2)軟件工程要求從需求->設(shè)計(jì)->編碼,然而業(yè)務(wù)規(guī)則常常在需求階段可能還沒(méi)有明確,在設(shè)計(jì)和編碼后還在變化,業(yè)務(wù)規(guī)則往往嵌在系統(tǒng)各處代碼中(3)對(duì)程序員來(lái)說(shuō),系統(tǒng)已經(jīng)維護(hù)、更新困難,更不可能讓業(yè)務(wù)人員來(lái)管理。
基于規(guī)則的專家系統(tǒng)的出現(xiàn)給開(kāi)發(fā)人員以解決問(wèn)題的契機(jī)。規(guī)則引擎由基于規(guī)則的專家系統(tǒng)中的推理引擎發(fā)展而來(lái)。下面簡(jiǎn)要介紹一下基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。
1.2 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)(RBES)
專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)分支,它模仿人類的推理方式,使用試探性的方法進(jìn)行推理,并使用人類能理解的術(shù)語(yǔ)解釋和證明它的推理結(jié)論。專家系統(tǒng)有很多分類:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于案例推理和基于規(guī)則系統(tǒng)等。
RBES包括三部分:Rule Base(knowledge base)、Working Memory(fact base)和Inference Engine(推理引擎)。它們的結(jié)構(gòu)如下所示:
圖1.基于規(guī)則的專家系統(tǒng)組成
如上圖所示,推理引擎包括三部分:Pattern Matcher、Agenda和Execution Engine。Pattern Matcher何時(shí)執(zhí)行哪個(gè)規(guī)則;Agenda管理PatternMatcher挑選出來(lái)的規(guī)則的執(zhí)行次序;Execution Engine負(fù)責(zé)執(zhí)行規(guī)則和其他動(dòng)作。
推理引擎通過(guò)決定哪些規(guī)則滿足事實(shí)或目標(biāo),并授予規(guī)則優(yōu)先級(jí),滿足事實(shí)或目標(biāo)的規(guī)則被加入議程。存在兩者推理方式:演繹法(Forward-Chaining正向鏈)和歸納法(Backward-Chaining反向鏈)。演繹法從一個(gè)初始的事實(shí)出發(fā),不斷地應(yīng)用規(guī)則得出結(jié)論(或執(zhí)行指定的動(dòng)作)。而歸納法則是從假設(shè)出發(fā),不斷地尋找符合假設(shè)的事實(shí)。
2、 規(guī)則引擎
2.1 業(yè)務(wù)規(guī)則
一個(gè)業(yè)務(wù)規(guī)則包含一組條件和在此條件下執(zhí)行的操作,它們表示業(yè)務(wù)規(guī)則應(yīng)用程序的一段業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)規(guī)則通常應(yīng)該由業(yè)務(wù)分析人員和策略管理者開(kāi)發(fā)和修改,但有些復(fù)雜的業(yè)務(wù)規(guī)則也可以由技術(shù)人員使用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)語(yǔ)言或腳本來(lái)定制。業(yè)務(wù)規(guī)則的理論基礎(chǔ)是:設(shè)置一個(gè)或多個(gè)條件,當(dāng)滿足這些條件時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)或多個(gè)操作。
2.2 規(guī)則引擎
什么是規(guī)則引擎?規(guī)則引擎是如何執(zhí)行規(guī)則的?這可以稱之為"什么"與"如何"的問(wèn)題。到底規(guī)則引擎是什么還是目前業(yè)界一個(gè)比較有爭(zhēng)議的問(wèn)題,在JSR-94種也幾乎沒(méi)有定義。可以這樣認(rèn)為充分定義和解決了"如何"的問(wèn)題,"什么"問(wèn)題本質(zhì)上也迎刃而解。也許這又是一種"先有蛋還是先有雞"哲學(xué)爭(zhēng)論。今后標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則語(yǔ)言的定義和推出及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該可以給這樣的問(wèn)題和爭(zhēng)論劃上一個(gè)句號(hào)。本文中,暫且這樣述說(shuō)什么是規(guī)則引擎:規(guī)則引擎由推理引擎發(fā)展而來(lái),是一種嵌入在應(yīng)用程序中的組件,實(shí)現(xiàn)了將業(yè)務(wù)決策從應(yīng)用程序代碼中分離出來(lái),并使用預(yù)定義的語(yǔ)義模塊編寫業(yè)務(wù)決策。接受數(shù)據(jù)輸入,解釋業(yè)務(wù)規(guī)則,并根據(jù)規(guī)則做出業(yè)務(wù)決策。
2.3 規(guī)則引擎的使用方式
由于規(guī)則引擎是軟件組件,所以只有開(kāi)發(fā)人員才能夠通過(guò)程序接口的方式來(lái)使用和控制它,規(guī)則引擎的程序接口至少包含以下幾種API:加載和卸載規(guī)則集的API;數(shù)據(jù)操作的API;引擎執(zhí)行的API。開(kāi)發(fā)人員在程序中使用規(guī)則引擎基本遵循以下5個(gè)典型的步驟:創(chuàng)建規(guī)則引擎對(duì)象;向引擎中加載規(guī)則集或更換規(guī)則集;向引擎提交需要被規(guī)則集處理的數(shù)據(jù)對(duì)象集合;命令引擎執(zhí)行;導(dǎo)出引擎執(zhí)行結(jié)果,從引擎中撤出處理過(guò)的數(shù)據(jù)。使用了規(guī)則引擎之后,許多涉及業(yè)務(wù)邏輯的程序代碼基本被這五個(gè)典型步驟所取代。
一個(gè)開(kāi)放的業(yè)務(wù)規(guī)則引擎應(yīng)該可以"嵌入"在應(yīng)用程序的任何位置,不同位置的規(guī)則引擎可以使用不同的規(guī)則集,用于處理不同的數(shù)據(jù)對(duì)象。此外,對(duì)使用引擎的數(shù)量沒(méi)有限制。
2.4 規(guī)則引擎架構(gòu)與推理
規(guī)則引擎的架構(gòu)如下圖所示:
圖2. 業(yè)務(wù)規(guī)則引擎架構(gòu)
規(guī)則引擎的推理步驟如下:a. 將初始數(shù)據(jù)(fact)輸入至工作內(nèi)存(Working Memory)。b. 使用Pattern Matcher將規(guī)則庫(kù)(Rules repository)中的規(guī)則(rule)和數(shù)據(jù)(fact)比較。c. 如果執(zhí)行規(guī)則存在沖突(conflict),即同時(shí)激活了多個(gè)規(guī)則,將沖突的規(guī)則放入沖突集合。d. 解決沖突,將激活的規(guī)則按順序放入Agenda。e. 執(zhí)行Agenda中的規(guī)則。重復(fù)步驟b至e,直到執(zhí)行完畢Agenda中的所有規(guī)則。
任何一個(gè)規(guī)則引擎都需要很好地解決規(guī)則的推理機(jī)制和規(guī)則條件匹配的效率問(wèn)題。
當(dāng)引擎執(zhí)行時(shí),會(huì)根據(jù)規(guī)則執(zhí)行隊(duì)列中的優(yōu)先順序逐條執(zhí)行規(guī)則執(zhí)行實(shí)例,由于規(guī)則的執(zhí)行部分可能會(huì)改變工作區(qū)的數(shù)據(jù)對(duì)象,從而會(huì)使隊(duì)列中的某些規(guī)則執(zhí)行實(shí)例因?yàn)闂l件改變而失效,必須從隊(duì)列中撤銷,也可能會(huì)激活原來(lái)不滿足條件的規(guī)則,生成新的規(guī)則執(zhí)行實(shí)例進(jìn)入隊(duì)列。于是就產(chǎn)生了一種"動(dòng)態(tài)"的規(guī)則執(zhí)行鏈,形成規(guī)則的推理機(jī)制。這種規(guī)則的"鏈?zhǔn)?反應(yīng)完全是由工作區(qū)中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。
規(guī)則條件匹配的效率決定了引擎的性能,引擎需要迅速測(cè)試工作區(qū)中的數(shù)據(jù)對(duì)象,從加載的規(guī)則集中發(fā)現(xiàn)符合條件的規(guī)則,生成規(guī)則執(zhí)行實(shí)例。1982年美國(guó)卡耐基·梅隆大學(xué)的Charles L. Forgy發(fā)明了一種叫Rete算法,很好地解決了這方面的問(wèn)題。目前世界頂尖的商用業(yè)務(wù)規(guī)則引擎產(chǎn)品基本上都使用Rete算法。
2.5 規(guī)則引擎的算法
大部分規(guī)則引擎產(chǎn)品的算法,基本上都來(lái)自于Dr. Charles Forgy在1979年提出的RETE算法及其變體,Rete算法是目前效率最高的一個(gè)Forward-Chaining推理算法,Drools項(xiàng)目是Rete算法的一個(gè)面向?qū)ο蟮腏ava實(shí)現(xiàn),Rete算法其核心思想是將分離的匹配項(xiàng)根據(jù)內(nèi)容動(dòng)態(tài)構(gòu)造匹配樹(shù),以達(dá)到顯著降低計(jì)算量的效果。
3、 Java規(guī)則引擎
目前主流的規(guī)則引擎組件多是基于Java和C++程序語(yǔ)言環(huán)境,已經(jīng)有多種Java規(guī)則引擎商業(yè)產(chǎn)品與開(kāi)源項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn),其中有的已經(jīng)支持JSR94,有的正朝這個(gè)方向做出努力,列出如下:
3.1 Java規(guī)則引擎商業(yè)產(chǎn)品
Java規(guī)則引擎商業(yè)產(chǎn)品主要有(Jess不是開(kāi)源項(xiàng)目,它可以免費(fèi)用于學(xué)術(shù)研究,但用于商業(yè)用途則要收費(fèi)):
3.2 Java規(guī)則引擎開(kāi)源項(xiàng)目
開(kāi)源項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)主要包括:
Drools - Drools規(guī)則引擎應(yīng)用Rete算法的改進(jìn)形式Rete-II算法。從內(nèi)部機(jī)制上講,它使用了和Forgy的算法相同的概念和方法,但是增加了可與面向?qū)ο笳Z(yǔ)言無(wú)縫連接的節(jié)點(diǎn)類型。
Mandarax 基于反向推理(歸納法)。能夠較容易地實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)源的集成。例如,數(shù)據(jù)庫(kù)記錄能方便地集成為事實(shí)集(facts sets),reflection用來(lái)集成對(duì)象模型中的功能。目前不支持JSR 94
OFBiz Rule Engine - 支持歸納法(Backward chaining).最初代碼基于Steven John Metsker的"Building Parsers in Java",不支持JSR 94
JLisa - JLisa是用來(lái)構(gòu)建業(yè)務(wù)規(guī)則的強(qiáng)大框架,它有著擴(kuò)展了LISP優(yōu)秀特色的優(yōu)點(diǎn),比Clips還要強(qiáng)大.這些特色對(duì)于多范例軟件的開(kāi)發(fā)是至關(guān)重要的.支持JSR 94
其它的開(kāi)源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)有諸如Algernon, TyRuBa, JTP, JEOPS, InfoSapient, RDFExpert, Jena 2, Euler, JLog, Pellet OWL Reasoner, Prova, OpenRules, SweetRules, JShop2等等。
4、 Java規(guī)則引擎API(JSR-94)
4.1 簡(jiǎn)介
過(guò)去大部分的規(guī)則引擎開(kāi)發(fā)并沒(méi)有規(guī)范化,有其自有的API,這使得其與外部程序交互集成不夠靈活。轉(zhuǎn)而使用另外一種產(chǎn)品時(shí)往往意味需要重寫應(yīng)用程序邏輯和API調(diào)用,代價(jià)較大。規(guī)則引擎工業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)的缺乏成為令人關(guān)注的重要方面。2003年11月定稿并于2004年8月最終發(fā)布的JSR 94(Java規(guī)則引擎API)使得Java規(guī)則引擎的實(shí)現(xiàn)得以標(biāo)準(zhǔn)化。
Java規(guī)則引擎API由javax.rules包定義,是訪問(wèn)規(guī)則引擎的標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)級(jí)API。Java規(guī)則引擎API允許客戶程序使用統(tǒng)一的方式和不同廠商的規(guī)則引擎產(chǎn)品交互,就像使用JDBC編寫?yīng)毩⒂趶S商訪問(wèn)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品一樣。Java規(guī)則引擎API包括創(chuàng)建和管理規(guī)則集合的機(jī)制,在Working Memory中添加,刪除和修改對(duì)象的機(jī)制,以及初始化,重置和執(zhí)行規(guī)則引擎的機(jī)制。
4.2 簡(jiǎn)介Java規(guī)則引擎API體系結(jié)構(gòu)
Java規(guī)則引擎API分為兩個(gè)主要部分:運(yùn)行時(shí)客戶API(the Runtime client API)和規(guī)則管理API(the rules administration API)。
4.2.1規(guī)則管理API
規(guī)則管理API在javax.rules.admin中定義,包括裝載規(guī)則以及與規(guī)則對(duì)應(yīng)的動(dòng)作(執(zhí)行集 execution sets)以及實(shí)例化規(guī)則引擎。規(guī)則可以從外部資源中裝載,比如說(shuō)URI,Input streams, XML streams和readers等等.同時(shí)管理API提供了注冊(cè)和取消注冊(cè)執(zhí)行集以及對(duì)執(zhí)行集進(jìn)行維護(hù)的機(jī)制。使用admin包定義規(guī)則有助于對(duì)客戶訪問(wèn)運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行控制管理,它通過(guò)在執(zhí)行集上定義許可權(quán)使得未經(jīng)授權(quán)的用戶無(wú)法訪問(wèn)受控規(guī)則。
管理API使用類RuleServiceProvider來(lái)獲得規(guī)則管理(RuleAdministrator)接口的實(shí)例.規(guī)則管理接口提供方法注冊(cè)和取消注冊(cè)執(zhí)行集.規(guī)則管理器(RuleAdministrator)提供了本地和遠(yuǎn)程的RuleExecutionSetProvider.在前面已提及,RuleExecutionSetProvider負(fù)責(zé)創(chuàng)建規(guī)則執(zhí)行集.規(guī)則執(zhí)行集可以從如XML streams, input streams等來(lái)源中創(chuàng)建.這些數(shù)據(jù)來(lái)源及其內(nèi)容經(jīng)匯集和序列化后傳送到遠(yuǎn)程的運(yùn)行規(guī)則引擎的服務(wù)器上.大多數(shù)應(yīng)用程序中,遠(yuǎn)程規(guī)則引擎或遠(yuǎn)程規(guī)則數(shù)據(jù)來(lái)源的情況并不多見(jiàn).為了避免這些情況中的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷,API規(guī)定了可以從運(yùn)行在同一JVM中規(guī)則庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)的本地RuleExecutionSetProvider.
規(guī)則執(zhí)行集接口除了擁有能夠獲得有關(guān)規(guī)則執(zhí)行集的方法,還有能夠檢索在規(guī)則執(zhí)行集中定義的所有規(guī)則對(duì)象.這使得客戶能夠知道規(guī)則集中的規(guī)則對(duì)象并且按照自己需要來(lái)使用它們。
4.2.2 運(yùn)行時(shí)API
運(yùn)行時(shí)API定義在javax.rules包中,為規(guī)則引擎用戶運(yùn)行規(guī)則獲得結(jié)果提供了類和方法。運(yùn)行時(shí)客戶只能訪問(wèn)那些使用規(guī)則管理API注冊(cè)過(guò)的規(guī)則,運(yùn)行時(shí)API幫助用戶獲得規(guī)則對(duì)話并且在這個(gè)對(duì)話中執(zhí)行規(guī)則。
運(yùn)行時(shí)API提供了對(duì)廠商規(guī)則引擎API實(shí)現(xiàn)的類似于JDBC的訪問(wèn)方法.規(guī)則引擎廠商通過(guò)類RuleServiceProvider(類RuleServiceProvider提供了對(duì)具體規(guī)則引擎實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行時(shí)和管理API的訪問(wèn))將其規(guī)則引擎實(shí)現(xiàn)提供給客戶,并獲得RuleServiceProvider唯一標(biāo)識(shí)規(guī)則引擎的URL.
URL推薦標(biāo)準(zhǔn)用法是使用類似"com.mycompany.myrulesengine.rules.RuleServiceProvider"這樣的Internet域名空間,這將有助于訪問(wèn)URL的唯一性.類RuleServiceProvider內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了規(guī)則管理和運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)所需的接口.所有的RuleServiceProvider要想被客戶所訪問(wèn)都必須用RuleServiceProviderManager進(jìn)行注冊(cè)。注冊(cè)方式類似于JDBC API的DriverManager和Driver。
運(yùn)行時(shí)接口是運(yùn)行時(shí)API的關(guān)鍵部分.運(yùn)行時(shí)接口提供了用于創(chuàng)建規(guī)則會(huì)話(RuleSession)的方法,規(guī)則會(huì)話如前所述是用來(lái)運(yùn)行規(guī)則的.運(yùn)行時(shí)API同時(shí)也提供了訪問(wèn)在service provider注冊(cè)過(guò)的所有規(guī)則執(zhí)行集(RuleExecutionSets).規(guī)則會(huì)話接口定義了客戶使用的會(huì)話的類型,客戶根據(jù)自己運(yùn)行規(guī)則的方式可以選擇使用有狀態(tài)會(huì)話或者無(wú)狀態(tài)會(huì)話。
無(wú)狀態(tài)會(huì)話的工作方式就像一個(gè)無(wú)狀態(tài)會(huì)話bean.客戶可以發(fā)送單個(gè)輸入對(duì)象或一列對(duì)象來(lái)獲得輸出對(duì)象.當(dāng)客戶需要一個(gè)與規(guī)則引擎間的專用會(huì)話時(shí),有狀態(tài)會(huì)話就很有用.輸入的對(duì)象通過(guò)addObject() 方法可以加入到會(huì)話當(dāng)中.同一個(gè)會(huì)話當(dāng)中可以加入多個(gè)對(duì)象.對(duì)話中已有對(duì)象可以通過(guò)使用updateObject()方法得到更新.只要客戶與規(guī)則引擎間的會(huì)話依然存在,會(huì)話中的對(duì)象就不會(huì)丟失。
RuleExecutionSetMetaData接口提供給客戶讓其查找規(guī)則執(zhí)行集的元數(shù)據(jù)(metadata).元數(shù)據(jù)通過(guò)規(guī)則會(huì)話接口(RuleSession Interface)提供給用戶。
使用運(yùn)行時(shí)Runtime API的代碼片斷如下所示:
RuleServiceProvider ruleProvider = RuleServiceProviderManager.getRuleServiceProvider |
Rule Markup language (RuleML)
http://www.ruleml.org/ Simple Rule Markup Language (SRML)
http://xml.coverpages.org/srml.html Business Rules Markup Language (BRML)
http://xml.coverpages.org/brml.html SWRL: A Semantic Web Rule Language Combining OWL and RuleML
http://www.daml.org/2003/11/swrl/
多種規(guī)則語(yǔ)言的使用使得不同規(guī)則引擎實(shí)現(xiàn)之間的兼容性成為問(wèn)題.通用的規(guī)則引擎API或許可以減輕不同廠家API之間的問(wèn)題,但公用規(guī)則語(yǔ)言的缺乏將仍然阻礙不同規(guī)則引擎實(shí)現(xiàn)之間的互操作性.盡管業(yè)界在提出公用規(guī)則語(yǔ)言上做出了一些努力, 比如說(shuō)RuleML,SRML的出現(xiàn),但距離獲得絕大部分規(guī)則引擎廠商同意的公用標(biāo)準(zhǔn)還有很長(zhǎng)的路要走。
6、 Java規(guī)則引擎API使用示例
6.1 設(shè)置規(guī)則引擎
Java規(guī)則引擎的管理活動(dòng)階段開(kāi)始于查找一個(gè)合適的javax.rules.RuleServiceProvider對(duì)象,這個(gè)對(duì)象是應(yīng)用程序訪問(wèn)規(guī)則引擎的入口。在J2EE環(huán)境中,你可能可以通過(guò)JNDI獲得RuleServiceProvider。否則,你可以使用javax.rules.RuleServiceProviderManager類:
javax.rules.RuleServiceProviderManager class: |
RuleAdministrator admin = serviceProvider.getRuleAdministrator(); |
RuleRuntime runtime = rsp.getRuleRuntime(); |
業(yè)務(wù)規(guī)則管理系統(tǒng)的基本原理是:用一個(gè)或多個(gè)規(guī)則引擎替換以程序代碼“固化”在應(yīng)用系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)邏輯。一個(gè)完善的BRMS可以對(duì)業(yè)務(wù)規(guī)則的整個(gè)生命周期實(shí)現(xiàn)全程管理。
業(yè)務(wù)規(guī)則的全生命周期管理如圖1所示。BRMS在應(yīng)用系統(tǒng)中的地位與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)類似,處于比較基礎(chǔ)的位置,是其他高端應(yīng)用的基石。圖2是GIGA Information Group 給出的IT架構(gòu)中BRMS的位置圖。
業(yè)務(wù)規(guī)則管理如何實(shí)現(xiàn)?
業(yè)務(wù)規(guī)則
一個(gè)業(yè)務(wù)規(guī)則包含一組條件和在此條件下執(zhí)行的操作,它們表示業(yè)務(wù)規(guī)則應(yīng)用程序的一段業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)規(guī)則通常應(yīng)該由業(yè)務(wù)分析人員和策略管理者開(kāi)發(fā)和修改,但有些復(fù)雜的業(yè)務(wù)規(guī)則也可以由技術(shù)人員使用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)語(yǔ)言或腳本來(lái)定制。業(yè)務(wù)規(guī)則的理論基礎(chǔ)是:設(shè)置一個(gè)或多個(gè)條件,當(dāng)滿足這些條件時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)或多個(gè)操作。
規(guī)則引擎
這是一種嵌入在應(yīng)用程序中的組件,它的任務(wù)是把當(dāng)前提交給引擎的數(shù)據(jù)對(duì)象與加載在引擎中的業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行測(cè)試和比對(duì),激活那些符合當(dāng)前數(shù)據(jù)狀態(tài)下的業(yè)務(wù)規(guī)則,根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則中聲明的執(zhí)行邏輯,觸發(fā)應(yīng)用程序中對(duì)應(yīng)的操作。
目前主流的規(guī)則引擎組件多是基于Java和C++程序語(yǔ)言環(huán)境。在2000年11月,Java Community Process(簡(jiǎn)稱JCP) 組織開(kāi)始著手起草Java規(guī)則引擎的API標(biāo)準(zhǔn),即JSR 94 規(guī)范。參與JSR 94起草的有BEA、IBM、ILOG、甲骨文、Novell、ATG、Unisys、Fujitsu等著名的軟件企業(yè)。JSR 94 在2003年11月25日正式定稿,支持JSR 94標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則引擎也幾乎同時(shí)推向市場(chǎng),包括ILOG 的JRules和Blaze的Advisor。
規(guī)則引擎的使用方式
由于規(guī)則引擎是軟件組件,所以只有開(kāi)發(fā)人員才能夠通過(guò)程序接口的方式來(lái)使用和控制它,規(guī)則引擎的程序接口至少包含以下幾種API:加載和卸載規(guī)則集的API;數(shù)據(jù)操作的API;引擎執(zhí)行的API。開(kāi)發(fā)人員在程序中使用規(guī)則引擎基本遵循以下5個(gè)典型的步驟:創(chuàng)建規(guī)則引擎對(duì)象;向引擎中加載規(guī)則集或更換規(guī)則集;向引擎提交需要被規(guī)則集處理的數(shù)據(jù)對(duì)象集合;命令引擎執(zhí)行;導(dǎo)出引擎執(zhí)行結(jié)果,從引擎中撤出處理過(guò)的數(shù)據(jù)。使用了規(guī)則引擎之后,許多涉及業(yè)務(wù)邏輯的程序代碼基本被這五個(gè)典型步驟所取代。
一個(gè)開(kāi)放的業(yè)務(wù)規(guī)則引擎應(yīng)該可以“嵌入”在應(yīng)用程序的任何位置,不同位置的規(guī)則引擎可以使用不同的規(guī)則集,用于處理不同的數(shù)據(jù)對(duì)象。此外,對(duì)使用引擎的數(shù)量沒(méi)有限制。
規(guī)則引擎的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)
規(guī)則引擎的基本機(jī)制是:對(duì)提交給引擎的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行檢索,根據(jù)這些對(duì)象的當(dāng)前屬性值和它們之間的關(guān)系,從加載到引擎的規(guī)則集中發(fā)現(xiàn)符合條件的規(guī)則,創(chuàng)建這些規(guī)則的執(zhí)行實(shí)例。這些實(shí)例將在引擎接到執(zhí)行指令時(shí)、依照某種優(yōu)先序依次執(zhí)行。一般,規(guī)則引擎內(nèi)部由下面幾個(gè)部分構(gòu)成:工作內(nèi)存,用于存放被引擎引用的數(shù)據(jù)對(duì)象集合;規(guī)則執(zhí)行隊(duì)列,用于存放被激活的規(guī)則執(zhí)行實(shí)例;靜態(tài)規(guī)則區(qū),用于存放所有被加載的業(yè)務(wù)規(guī)則,這些規(guī)則將按照某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織,當(dāng)工作區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)生改變后,引擎需要迅速根據(jù)工作區(qū)中的對(duì)象現(xiàn)狀,調(diào)整規(guī)則執(zhí)行隊(duì)列中的規(guī)則執(zhí)行實(shí)例。規(guī)則引擎的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。
任何一個(gè)規(guī)則引擎都需要很好地解決規(guī)則的推理機(jī)制和規(guī)則條件匹配的效率問(wèn)題。
當(dāng)引擎執(zhí)行時(shí),會(huì)根據(jù)規(guī)則執(zhí)行隊(duì)列中的優(yōu)先順序逐條執(zhí)行規(guī)則執(zhí)行實(shí)例,由于規(guī)則的執(zhí)行部分可能會(huì)改變工作區(qū)的數(shù)據(jù)對(duì)象,從而會(huì)使隊(duì)列中的某些規(guī)則執(zhí)行實(shí)例因?yàn)闂l件改變而失效,必須從隊(duì)列中撤銷,也可能會(huì)激活原來(lái)不滿足條件的規(guī)則,生成新的規(guī)則執(zhí)行實(shí)例進(jìn)入隊(duì)列。于是就產(chǎn)生了一種“動(dòng)態(tài)”的規(guī)則執(zhí)行鏈,形成規(guī)則的推理機(jī)制。這種規(guī)則的“鏈?zhǔn)健狈磻?yīng)完全是由工作區(qū)中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。
規(guī)則條件匹配的效率決定了引擎的性能,引擎需要迅速測(cè)試工作區(qū)中的數(shù)據(jù)對(duì)象,從加載的規(guī)則集中發(fā)現(xiàn)符合條件的規(guī)則,生成規(guī)則執(zhí)行實(shí)例。1982年美國(guó)卡耐基·梅隆大學(xué)的Charles L. Forgy發(fā)明了一種叫Rete算法,很好地解決了這方面的問(wèn)題。目前世界頂尖的商用業(yè)務(wù)規(guī)則引擎產(chǎn)品基本上都使用Rete算法。
BOM賦予規(guī)則行業(yè)特性
業(yè)務(wù)規(guī)則一定是針對(duì)某種業(yè)務(wù)的,不同的業(yè)務(wù)有自己特有的業(yè)務(wù)模型——業(yè)務(wù)對(duì)象模型(Business Object Mode,簡(jiǎn)稱BOM)。BOM為業(yè)務(wù)規(guī)則語(yǔ)言提供了絕大多數(shù)的詞匯,多由業(yè)務(wù)系統(tǒng)分析員設(shè)計(jì),由開(kāi)發(fā)人員具體實(shí)現(xiàn)。從面向?qū)ο蟮木幊探嵌葋?lái)看,BOM就是一個(gè)簡(jiǎn)化的類圖,類圖中有類名、類的屬性、類的方法等。這些要素都將是業(yè)務(wù)規(guī)則語(yǔ)言中的基本“詞匯”。BOM的來(lái)源可以是Java對(duì)象模型、C++對(duì)象模型、XML Schema、Web服務(wù)定義等。
假定我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的寵物商店購(gòu)物車應(yīng)用程序,在這個(gè)應(yīng)用程序中,顧客能夠在購(gòu)物車中放入各種寵物和相關(guān)物品對(duì)象。這個(gè)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)對(duì)象集合就可以有ShoppingCart(購(gòu)物車)、Customer(用戶)、Item (條目)和ItemType(條目類型)這幾個(gè)類。
表述業(yè)務(wù)規(guī)則的語(yǔ)法就是業(yè)務(wù)規(guī)則語(yǔ)言。由于規(guī)則語(yǔ)言的使用者主要有兩類:業(yè)務(wù)人員和技術(shù)人員,所以規(guī)則語(yǔ)言一般也分為兩類:“面向程序技術(shù)”的規(guī)則語(yǔ)言,它技術(shù)性很強(qiáng),可讀性較弱,比較適合IT 技術(shù)人員使用,一般每個(gè)規(guī)則引擎開(kāi)發(fā)商都有自己的一套“面向程序技術(shù)”的規(guī)則語(yǔ)言語(yǔ)法,不過(guò)OASIS組織定義了不同應(yīng)用情況下的規(guī)則語(yǔ)言規(guī)范,包括SRML(Simple Rule Markup Language),BMRL(Business Markup Rule Language)和RuleML(Rule Markup Language)等;“面向業(yè)務(wù)”的規(guī)則語(yǔ)言,它是業(yè)務(wù)人員使用的語(yǔ)言,必須具備非技術(shù)性和可定制性,通常它需要經(jīng)過(guò)“翻譯”之后才能被規(guī)則引擎解析。BRMS必須提供這種“翻譯”機(jī)制,而開(kāi)發(fā)人員要實(shí)現(xiàn)從“面向業(yè)務(wù)”規(guī)則語(yǔ)言到“面向程序”規(guī)則語(yǔ)言的映射。
“面向業(yè)務(wù)”的規(guī)則語(yǔ)言無(wú)論從語(yǔ)法上還是語(yǔ)句結(jié)構(gòu)上都可能千變?nèi)f化,不同行業(yè)可能有自己的“行話”。一個(gè)好的BRMS應(yīng)該提供一個(gè)完善的規(guī)則語(yǔ)言框架,能夠迅速地為業(yè)務(wù)人員定制不同的“行話”,否則業(yè)務(wù)人員還是無(wú)法真正成為業(yè)務(wù)規(guī)則的主人。
“單純”的規(guī)則如何互連?
業(yè)務(wù)規(guī)則有一個(gè)非常明顯的特性:?jiǎn)渭冃浴C總€(gè)業(yè)務(wù)規(guī)則只描述自己特有的條件和滿足條件的操作,業(yè)務(wù)規(guī)則本身并不關(guān)心它與其他規(guī)則的關(guān)系,如優(yōu)先關(guān)系、互斥關(guān)系、包含關(guān)系等。每個(gè)業(yè)務(wù)規(guī)則本身可以有自己的屬性,稱元信息,可以用來(lái)處理規(guī)則之間相關(guān)性,例如引擎可以使用規(guī)則的優(yōu)先級(jí)來(lái)依序執(zhí)行規(guī)則的操作。
有些BRMS還提供一種稱為“規(guī)則流”的定制功能。規(guī)則流是一個(gè)圖表,定義了解決問(wèn)題或執(zhí)行業(yè)務(wù)流程的順序。類似于統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)的活動(dòng)圖,由一組任務(wù)以及定義這些任務(wù)之間執(zhí)行順序的轉(zhuǎn)換邏輯組成。一個(gè)轉(zhuǎn)換由條件控制,只有當(dāng)該限制條件為“真”時(shí)才能完成這種轉(zhuǎn)換。
這些任務(wù)可以是規(guī)則任務(wù)、函數(shù)任務(wù)或子規(guī)則流任務(wù)。規(guī)則任務(wù)包含一組要作為任務(wù)主體執(zhí)行的規(guī)則,規(guī)則的執(zhí)行邏輯由用戶設(shè)置的任務(wù)屬性嚴(yán)格控制。這些屬性決定規(guī)則的排序、規(guī)則觸發(fā)策略、執(zhí)行算法等;函數(shù)任務(wù)包含要作為任務(wù)主體執(zhí)行的腳本代碼;子規(guī)則流任務(wù)則包含任務(wù)開(kāi)始后將依次執(zhí)行的子規(guī)則流。
為了方便開(kāi)發(fā)人員和業(yè)務(wù)人員管理業(yè)務(wù)規(guī)則,BRMS必須提供具有直觀用戶界面的工具來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)則管理。規(guī)則管理工具至少應(yīng)該具備以下功能:規(guī)則的定制和編輯、規(guī)則流的定制、決策表形式的規(guī)則定制、規(guī)則的查詢、規(guī)則有效期限的控制、規(guī)則的組織結(jié)構(gòu)、規(guī)則模板的定制、規(guī)則庫(kù)訪問(wèn)權(quán)限的控制、規(guī)則變更歷史的記錄、規(guī)則文檔的管理等。
·小資料2·
業(yè)務(wù)規(guī)則管理系統(tǒng)其實(shí)是一組工具集,它包括:規(guī)則引擎、規(guī)則庫(kù)、規(guī)則語(yǔ)言框架、規(guī)則管理集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。業(yè)務(wù)規(guī)則管理系統(tǒng)的基本工作原理如圖所示。
規(guī)則引擎(Rules Engine)
是執(zhí)行業(yè)務(wù)規(guī)則的軟件組件,它嵌入在程序中,是業(yè)務(wù)規(guī)則管理系統(tǒng)的核心元素。規(guī)則引擎的類型有:簡(jiǎn)單型、數(shù)據(jù)中心型和面向事務(wù)型。
規(guī)則庫(kù)(Rules Repository)及其服務(wù)機(jī)制
用于存儲(chǔ)規(guī)則和規(guī)則元數(shù)據(jù)(Meta Data)以及與規(guī)則有關(guān)的屬性。它提供一組工具用于存儲(chǔ)、分類、查詢、版本控制、權(quán)限控制、測(cè)試、提交等,規(guī)則的狀態(tài)和有效性可以跟蹤。規(guī)則庫(kù)可以依托文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。
規(guī)則語(yǔ)言框架(Rules Language Framework)
規(guī)則語(yǔ)言一般分為兩類:“面向程序技術(shù)”的規(guī)則語(yǔ)言,使用者是技術(shù)人員;“面向業(yè)務(wù)”的規(guī)則語(yǔ)言,使用者是業(yè)務(wù)人員。規(guī)則語(yǔ)言框架則為定制“面向業(yè)務(wù)”的規(guī)則語(yǔ)言提供支持。
規(guī)則管理工具(Rules Management Tool)
用于管理、創(chuàng)建、修改和部署業(yè)務(wù)規(guī)則的圖形化工具,易用性強(qiáng),除了開(kāi)發(fā)人員外,業(yè)務(wù)人員也可以使用這套圖形化工具實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)則的管理。
規(guī)則集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(Rules IDE)
一般規(guī)則集成開(kāi)發(fā)環(huán)境只有規(guī)則編輯器,而高級(jí)的規(guī)則集成開(kāi)發(fā)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)則和規(guī)則庫(kù)的管理:如規(guī)則的創(chuàng)建、分類、檢索、修改、版本控制、權(quán)限管理等;甚至可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)規(guī)則引擎的“在線”調(diào)試;對(duì)規(guī)則集合進(jìn)行沖突檢查等。
一個(gè)完整的BRMS應(yīng)該提供規(guī)則管理(Rules Management)、規(guī)則部署(ules Deployment)、規(guī)則分析(Rules Analysis)、規(guī)則定制和設(shè)計(jì)(Rules Design and Authoring)等功能。
(計(jì)算機(jī)世界報(bào) 第14期 B6、B7)
Maven 在第一次運(yùn)行的時(shí)候會(huì)在網(wǎng)上下載一些 plugin ,可是找了好久都找不到在什么位置。