开源工作流引擎 Workflow Core 的研究和使用教程

开源工作流引擎 Workflow Core 的研究和使用教程

[TOC]

一，工作流对象和使用前说明

为了避免歧义，事先约定。

工作流有很多节点组成，一个节点成为步骤点(Step)。

1，IWorkflow / IWorkflowBuilder

Workflow Core 中，用于构建工作流的类继承 IWorkflow，代表一条有任务规则的工作流，可以表示工作流任务的开始或者 Do() 方法，或工作流分支获取其它方法。

IWorkflow 有两个同名接口：

    public interface IWorkflow<TData>
        where TData : new()
    {
        string Id { get; }
        int Version { get; }
        void Build(IWorkflowBuilder<TData> builder);
    }

    public interface IWorkflow : IWorkflow<object>
    {
    }

Id：此工作流的唯一标识符；

Version：此工作流的版本。

void Build：在此方法内构建工作流。

工作流运作过程中，可以传递数据。有两种传递方法：使用泛型，从运行工作流时就要传入；使用 object 简单类型，由单独的步骤产生并且传递给下一个节点。

IWorkflowBuilder 是工作流对象，构建一个具有逻辑规则的工作流。可以构建复杂的、具有循环、判断的工作流规则，或者并行或者异步处理工作流任务。

一个简单的工作流规则：

    public class DeferSampleWorkflow : IWorkflow
    {
        public string Id => "DeferSampleWorkflow";
            
        public int Version => 1;
            
        public void Build(IWorkflowBuilder<object> builder)
        {
            builder
                .StartWith(context =>
                {
                    // 开始工作流任务
                    Console.WriteLine("Workflow started");
                    return ExecutionResult.Next();
                })
                .Then<SleepStep>()
                    .Input(step => step.Period, data => TimeSpan.FromSeconds(20))
                .Then(context =>
                {
                    Console.WriteLine("workflow complete");
                    return ExecutionResult.Next();
                });
        }
    }

2，EndWorkflow

此对象表示当前工作流任务已经结束，可以表示主工作流或者工作流分支任务的完成。

        /// Ends the workflow and marks it as complete
        IStepBuilder<TData, TStepBody> EndWorkflow();

因为工作流是可以出现分支的，每个工作流各自独立工作，每个分支都有其生命周期。

3，容器

ForEach、While、If、When、Schedule、Recur 是步骤容器。都返回IContainerStepBuilder<TData, Schedule, TStepBody>

Parallel、Saga是步骤的容器，都返回 IStepBuilder<TData, Sequence>。

ForEach、While、If、When、Schedule、Recur 返回类型的接口：

    public interface IContainerStepBuilder<TData, TStepBody, TReturnStep>
        where TStepBody : IStepBody
        where TReturnStep : IStepBody
    {
        /// The block of steps to execute
        IStepBuilder<TData, TReturnStep> Do(Action<IWorkflowBuilder<TData>> builder);

Parallel、Saga ：

        /// Execute multiple blocks of steps in parallel
        IParallelStepBuilder<TData, Sequence> Parallel();

        /// Execute a sequence of steps in a container
        IStepBuilder<TData, Sequence> Saga(Action<IWorkflowBuilder<TData>> builder);

也就是说，ForEach、While、If、When、Schedule、Recur 是真正的容器。

按照我的理解，继承了 IContainerStepBuilder的，是一个容器，一个流程下的一个步骤/容器；因为 Workflow Core 作者对接口的命名很明显表达了 This a container。

因为里面包含了一组操作，可以说是一个步骤里面包含了一个流程，这个流程由一系列操作组成，它是线性的，是顺序的。里面是一条工作流(Workflow)。

而 Parllel、Saga，相当于步骤点的容器。

更直观的理解是电路，继承 IContainerStepBuilder 的是串联设备的容器，是顺序的；

Parllel 是并联电路/设备的一个容器，它既是一个开关，使得一条电路变成多条并流的电路，又包含了这些电路的电器。里面可以产生多条工作流，是多分支的、不同步的、独立的。

从实现接口上看，ForEach、While、If、When、Schedule、Recur、Parllel 都实现了 Do() 方法，而 Saga 没有实现。

关于 Saga，后面说明。

4，工作流的步骤点

实现接口如下：

IStepBuilder<TData, TStep> StartWith<TStep>(Action<IStepBuilder<TData, TStep>> stepSetup = null) where TStep : IStepBody;

        IStepBuilder<TData, InlineStepBody> StartWith(Func<IStepExecutionContext, ExecutionResult> body);

        IStepBuilder<TData, ActionStepBody> StartWith(Action<IStepExecutionContext> body);

        IEnumerable<WorkflowStep> GetUpstreamSteps(int id);

        IWorkflowBuilder<TData> UseDefaultErrorBehavior(WorkflowErrorHandling behavior, TimeSpan? retryInterval = null);

方法名称	说明
StartWith	任务的开始，必须调用此方法
GetUpstreamSteps	获取上一个步骤(StepBody)的ID
UseDefaultErrorBehavior	不详

StepBody 是一个节点，IStepBuilder 构建一个节点，只有通过 StartWith，才能开始一个工作流、一个分支、异步任务等。

UseDefaultErrorBehavior笔者没有使用到，不敢瞎说。貌似与事务有关，当一个步骤点发生异常时，可以终止、重试等。

二，IStepBuilder 节点

IStepBuilder 表示一个节点，或者说一个容器，里面可以含有其它操作，例如并行、异步、循环等。

1，设置属性的方法

Name：设置此步骤点的名称；
id：步骤点的唯一标识符。

        /// Specifies a display name for the step
        IStepBuilder<TData, TStepBody> Name(string name);

        /// Specifies a custom Id to reference this step
        IStepBuilder<TData, TStepBody> Id(string id);

2，设置数据

前面说到，工作流每个步骤点传递数据有两种方式。

TData(泛型) 是工作流中，随着流传的数据，这个对象会在整个工作流程生存。

例如 Mydata

 class RecurSampleWorkflow : IWorkflow<MyData>
    {
        public string Id => "recur-sample";
        public int Version => 1;

        public void Build(IWorkflowBuilder<MyData> builder)
        {
        ...
        }
    }
 public class MyData
    {
        public int Counter { get; set; }
    }

3，Input / Output

为当前步骤点(StepBody)设置数据，亦可为 TData 设置数据。

两类数据：每个步骤点都可以拥有很多字段、属性和方法等；工作流流转 TData。

Input、Output 是设置这些数据的具体方法。

        IStepBuilder<TData, TStepBody> Input<TInput>(Expression<Func<TStepBody, TInput>> stepProperty, Expression<Func<TData, TInput>> value);

        IStepBuilder<TData, TStepBody> Input<TInput>(Expression<Func<TStepBody, TInput>> stepProperty, Expression<Func<TData, IStepExecutionContext, TInput>> value);

        IStepBuilder<TData, TStepBody> Input(Action<TStepBody, TData> action);

        IStepBuilder<TData, TStepBody> Output<TOutput>(Expression<Func<TData, TOutput>> dataProperty, Expression<Func<TStepBody, object>> value);

三，工作流节点的逻辑和操作

容器操作

1，Saga

用于在容器中执行一系列操作。

    /// Execute a sequence of steps in a container
    IStepBuilder<TData, Sequence> Saga(Action<IWorkflowBuilder<TData>> builder);

虽然注释说明 “用于在容器中执行一系列操作”，但实际上它不是一个真正的”容器“。

因为它没有继承 IContainerStepBuilder，也没有实现 Do() 。

但是它返回的 Sequence 实现了ContainerStepBody。

如果说真正的容器相当于一条长河流中的一个湖泊(可以容纳和储水)，而 Saga 可能只是某一段河流的命名，而不是具体的湖泊。

或者说 static void Main(string[] args)里面的代码太多了，新建一个方法体，把部分代码放进去。总不能把所有代码写在一个方法里吧？那么创建一个类，把代码分成多个部分，放到不同方法中，增强可读性。本质还是没有变。

Saga 可以用来处理事务，进行重试或回滚等操作。后面说明。

普通节点

1，Then

用于创建下一个节点，创建一个普通节点。可以是主工作流的节点(最外层)、或者作为循环、条件节点里的节点、作为节点中节点的节点。

 IStepBuilder<TData, TStep> Then<TStep>(Action<IStepBuilder<TData, TStep>> stepSetup = null) where TStep : IStepBody;

        IStepBuilder<TData, TStep> Then<TStep>(IStepBuilder<TData, TStep> newStep) where TStep : IStepBody;

        IStepBuilder<TData, InlineStepBody> Then(Func<IStepExecutionContext, ExecutionResult> body);

        IStepBuilder<TData, ActionStepBody> Then(Action<IStepExecutionContext> body);

2，Attach

Then 作为普通节点，按顺序执行。操作对象是类型、StepBody。

Attach 也是普通节点，无特殊意义，通过 id 来指定要执行 StepBody 。可以作为流程控制的跳转。

相当于 goto 语句。

        /// Specify the next step in the workflow by Id
        IStepBuilder<TData, TStepBody> Attach(string id);

事件

1，WaitFor

用于定义事件，将当前节点作为事件节点，然后在后台挂起，工作流会接着执行下一个节点。在工作流停止前，可以通过指定 标识符(Id) 触发事件。在一个工作流中，每个事件的标识符都是唯一的。

        IStepBuilder<TData, WaitFor> WaitFor(string eventName, Expression<Func<TData, string>> eventKey, Expression<Func<TData, DateTime>> effectiveDate = null, Expression<Func<TData, bool>> cancelCondition = null);


        IStepBuilder<TData, WaitFor> WaitFor(string eventName, Expression<Func<TData, IStepExecutionContext, string>> eventKey, Expression<Func<TData, DateTime>> effectiveDate = null, Expression<Func<TData, bool>> cancelCondition = null);

条件体和循环体

1，End

意思应该是结束一个节点的运行。

如果在 When 中使用，相当于 break。

        IStepBuilder<TData, TStep> End<TStep>(string name) where TStep : IStepBody;

使用例子

            builder
                .StartWith<RandomOutput>(x => x.Name("Random Step"))
                    .When(0)
                        .Then<TaskA>()
                        .Then<TaskB>()                        
                        .End<RandomOutput>("Random Step")
                    .When(1)
                        .Then<TaskC>()
                        .Then<TaskD>()
                        .End<RandomOutput>("Random Step");

2，CancelCondition

在一个条件下过早地取消此步骤的执行。

应该相当于 contiune。

        /// Prematurely cancel the execution of this step on a condition
        IStepBuilder<TData, TStepBody> CancelCondition(Expression<Func<TData, bool>> cancelCondition, bool proceedAfterCancel = false);

节点的异步或多线程

1，Delay

延迟执行，使得当前节点延时执行。并非是阻塞当前的工作流运行。Delay 跟在节点后面，使得这个节点延时运行。可以理解成异步，工作流不会等待此节点执行完毕，会直接执行下一个节点/步骤。

        /// Wait for a specified period
        IStepBuilder<TData, Delay> Delay(Expression<Func<TData, TimeSpan>> period);

2，Schedule

预定执行。将当前节点设置一个时间，将在一段时间后执行。Schedule 不会阻塞工作流。

Schedule 是非阻塞的，工作流不会等待Schedule执行完毕，会直接执行下一个节点/步骤。

        /// Schedule a block of steps to execute in parallel sometime in the future
        IContainerStepBuilder<TData, Schedule, TStepBody> Schedule(Expression<Func<TData, TimeSpan>> time);

例子

            builder
                .StartWith(context => Console.WriteLine("Hello"))
                .Schedule(data => TimeSpan.FromSeconds(5)).Do(schedule => schedule
                    .StartWith(context => Console.WriteLine("Doing scheduled tasks"))
                )
                .Then(context => Console.WriteLine("Doing normal tasks"));

3，Recur

用于重复执行某个节点，直至条件不符。

Recur 是非阻塞的，工作流不会等待 Rezur 执行完毕，会直接执行下一个节点/步骤。

        /// Schedule a block of steps to execute in parallel sometime in the future at a recurring interval
        IContainerStepBuilder<TData, Recur, TStepBody> Recur(Expression<Func<TData, TimeSpan>> interval, Expression<Func<TData, bool>> until);

用于事务的操作

相当于数据库中的事务，流程中某些步骤发生异常时的时候执行某些操作。

例如：

        builder
            .StartWith(context => Console.WriteLine("Begin"))
            .Saga(saga => saga
                .StartWith<Task1>()
                    .CompensateWith<UndoTask1>()
                .Then<Task2>()
                    .CompensateWith<UndoTask2>()
                .Then<Task3>()
                    .CompensateWith<UndoTask3>()
            )
                .OnError(Models.WorkflowErrorHandling.Retry, TimeSpan.FromSeconds(5))
            .Then(context => Console.WriteLine("End"));

1，CompensateWith

如果此步骤引发未处理的异常，则撤消步骤；如果发生异常，则执行。

可以作为节点的 B计划。当节点执行任务没有问题时， CompensateWith 不会运行；如果节点发生错误，就会按一定要求执行 CompensateWith 。

        /// Undo step if unhandled exception is thrown by this step
        IStepBuilder<TData, TStepBody> CompensateWith<TStep>(Action<IStepBuilder<TData, TStep>> stepSetup = null) where TStep : IStepBody;

        IStepBuilder<TData, TStepBody> CompensateWith(Func<IStepExecutionContext, ExecutionResult> body);

        IStepBuilder<TData, TStepBody> CompensateWith(Action<IStepExecutionContext> body);

2，CompensateWithSequence

如果此步骤引发未处理的异常，则撤消步骤；如果发生异常，则执行。与 CompensateWith 的区别是，传入参数前者是 Func，后者是 Action。

CompensateWith 的内部实现了 CompensateWith，是对 CompensateWith 的封装。

        /// Undo step if unhandled exception is thrown by this step
        IStepBuilder<TData, TStepBody> CompensateWithSequence(Action<IWorkflowBuilder<TData>> builder);

3，OnError

用于事务操作，表示发生错误时如果回滚、设置时间等。一般与 Saga 一起使用。

OnError 是阻塞的。

        /// Configure the behavior when this step throws an unhandled exception
        IStepBuilder<TData, TStepBody> OnError(WorkflowErrorHandling behavior, TimeSpan? retryInterval = null);

OnError 可以捕获一个容器内，某个节点的异常，并执行回滚操作。如果直接在节点上使用而不是容器，可以发生回滚，然后执行下个节点。如果作用于容器，那么可以让容器进行重新运行，等一系列操作。

OnError 可以与 When、While 等节点容器一起使用，但他们本身带有循环功能，使用事务会让代码逻辑变得奇怪。

Saga 没有条件判断、没有循环，本身就是一个简单的袋子，是节点的容器。因此使用 Saga 作为事务操作的容器，十分适合，进行回滚、重试等一系列操作。

四，条件或开关

迭代

1，ForEach

迭代，也可以说是循环。内部使用 IEnumerable 来实现。

与 C# 中 Foreach 的区别是，C# 中是用来迭代数据；

而工作流中 ForEach 用来判断元素个数，标识应该循环多少次。

ForEach 是阻塞的。

        /// Execute a block of steps, once for each item in a collection in a parallel foreach
        IContainerStepBuilder<TData, Foreach, Foreach> ForEach(Expression<Func<TData, IEnumerable>> collection);

示例

            builder
                .StartWith<SayHello>()
                .ForEach(data => new List<int>() { 1, 2, 3, 4 })
                    .Do(x => x
                        .StartWith<DisplayContext>()
                            .Input(step => step.Item, (data, context) => context.Item)
                        .Then<DoSomething>())
                .Then<SayGoodbye>();

最终会循环5次。

条件判断

1，When

条件判断，条件是否真。

When 是阻塞的。

When 可以捕获上一个节点流转的数据(非 TData)。

        /// Configure an outcome for this step, then wire it to another step
        [Obsolete]
        IStepOutcomeBuilder<TData> When(object outcomeValue, string label = null);
        
        
        /// Configure an outcome for this step, then wire it to a sequence
        IContainerStepBuilder<TData, When, OutcomeSwitch> When(Expression<Func<TData, object>> outcomeValue, string label = null);

前一个方法例如

When(0)，会捕获 return ExecutionResult.Outcome(value); 的值，判断是否相等。但是这种方式已经过时。

需要使用表达式来判断。例如

.When(data => 1)
.When(data => data.value==1)

2，While

条件判断，条件是否真。与When有区别，When可以捕获 ExecutionResult.Outcome(value); 。

While 是阻塞的。

        /// Repeat a block of steps until a condition becomes true
        IContainerStepBuilder<TData, While, While> While(Expression<Func<TData, bool>> condition);

示例

            builder
                .StartWith<SayHello>()
                .While(data => data.Counter < 3)
                    .Do(x => x
                        .StartWith<DoSomething>()
                        .Then<IncrementStep>()
                            .Input(step => step.Value1, data => data.Counter)
                            .Output(data => data.Counter, step => step.Value2))
                .Then<SayGoodbye>();

3，If

条件判断，是否符合条件。

If是阻塞的。

        /// Execute a block of steps if a condition is true
        IContainerStepBuilder<TData, If, If> If(Expression<Func<TData, bool>> condition);

When、While、If的区别是，When、While 是条件是否为真，If是表达式是否为真。

实质上，是语言上的区别，与代码逻辑无关。

真假用 When/While，条件判断、表达式判断用 If 。

节点并发

1，Parallel

并行任务。作为容器，可以在里面设置多组任务，这些任务将会同时、并发运行。

Parallel 是阻塞的。

        /// Execute multiple blocks of steps in parallel
        IParallelStepBuilder<TData, Sequence> Parallel();

示例：

                .StartWith<SayHello>()
                .Parallel()
                    .Do(then => 
                        then.StartWith<PrintMessage>()
                                .Input(step => step.Message, data => "Item 1.1")
                            .Then<PrintMessage>()
                                .Input(step => step.Message, data => "Item 1.2"))
                    .Do(then =>
                        then.StartWith<PrintMessage>()
                                .Input(step => step.Message, data => "Item 2.1")
                            .Then<PrintMessage>()
                                .Input(step => step.Message, data => "Item 2.2")
                            .Then<PrintMessage>()
                                .Input(step => step.Message, data => "Item 2.3"))
                    .Do(then =>
                        then.StartWith<PrintMessage>()
                                .Input(step => step.Message, data => "Item 3.1")
                            .Then<PrintMessage>()
                                .Input(step => step.Message, data => "Item 3.2"))
                .Join()
                .Then<SayGoodbye>();

有三个 Do，代表三个并行任务。三个 Do 是并行的，Do 内的代码，会按顺序执行。

Paeallel 的 Do：

    public interface IParallelStepBuilder<TData, TStepBody>
        where TStepBody : IStepBody
    {
        IParallelStepBuilder<TData, TStepBody> Do(Action<IWorkflowBuilder<TData>> builder);
        IStepBuilder<TData, Sequence> Join();
    }

比起 ForEach、When、While、If，除了有 Do，还有 Join 方法。

对于其它节点类型来说，Do直接构建节点。

对于Parallel来说，Do收集任务，最终需要Join来构建节点和运行任务。

五，其它

写得长不好看，其它内容压缩一下。

数据传递和依赖注入

Workflow Core 支持对每个步骤点进行依赖注入。

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支持数据持久化

Workflow Core 支持将构建的工作流存储到数据库中，以便以后再次调用。

支持 Sql Server、Mysql、SQLite、PostgreSQL、Redis、MongoDB、AWS、Azure、

Elasticsearch、RabbitMQ... ....

支持动态调用和动态生成工作流

你可以通过 C# 代码构建工作流，或者通过 Json、Yaml 动态构建工作流。

可以利用可视化设计器，将逻辑和任务生成配置文件，然后动态传递，使用 Workflow Core 动态创建工作流。

篇幅有限，不再赘述。

有兴趣请关注 Workflow Core：https://github.com/danielgerlag/workflow-core