Bossa Manifesto

Bossa é uma máquina de workflow escrita em Java. A máquina é muito rápida e leve, sem sacrificar a funcionalidade. Seus pontos fortes são a grande expressividade baseada na notação de rede Petri para definir workflows e um poderoso mecanismo para seleção de recursos. Além disso, ela é software livre licenciado sob a GNU GPL.

Bossa não requer um SGBDR e é muito simples de usar e integrar com aplicações java. Na verdade, foi projetado para ser reutilizado. Para tanto, o Bossa é organizado como uma biblioteca para ser usada por servidores de aplicação (especialmente web) que precisam de serviços de workflow.

A característica que faz do Bossa ao mesmo tempo simples e poderoso é a clara separação entre lógica de workflow e lógica de aplicação. Nós acreditamos que a lógica de workflow deve ser abstraida da aplicação da mesma maneira que os SGBDRs abstraem os aspectos de armazenamento e recuperação de dados.

Neste artigo nós descrevemos a filosofia por trás do Bossa. Nós começamos explicando nossa visão de workflow em “Workflow”. Em seguida, mostramos como representar workflows usando redes de Petri em “Redes de Petri e Workflow”. E finalmente, descrevemos como uma aplicação é construída usando os serviços de workflow do bossa em “Bossa”.

Dentro de uma organização, pessoas interagem entre si para executar um trabalho. Cada uma tem sua própria lista de tarefas à cumprir. Jorge deve encontrar clientes em potencial e dar entrada na base de dados. Então, Natália entrará em contato com o cliente. Mais tarde, Paulo escreverá um projeto para o cliente e Alice fará a revisão. Nós podemos ver aqui que o trabalho deles está fluindo. Cada pessoa realiza seu trabalho e passa algo adiante para que os outros possam prosseguir com sua parte.

Workflow é um conjunto de regras que governam a seqüência de atividades para completar um trabalho que envolve diversos participantes. Sistemas de Gerenciamento de Workflow automatizam total ou parcialmente um workflow.

É comum o termo "workflow" ser usado com significados mais abrangentes. O significado alternativo mais comum está relacionado a troca de informações entre os participantes de um trabalho colaborativo. Sistemas de Gerenciamento de Documentos são usualmente chamados de sistema de workflow, principalmente porque possibilitam a troca de informações em geral de maneira ordenada. Sistemas Colaborativos as vezes são chamados de sistema de workflow pelas mesmas razões, troca organizada de informações.

Não estamos dizendo que gerenciamento de documentos ou sistemas colaborativos não sejam capazes de realizar workflow, mas acreditamos que processar documentos ou mensagens entre usuários não seja necessariamente uma responsabilidade de sistemas de workflow. Sistemas de workflow rastreiam atividades e ajudam a pessoa certa executar a atividade certa na hora certa, sem interferir nas informações sendo trocadas.

Certamente, a troca de informação é necessária para toda aplicação colaborativa, mas nós vemos isso como um assunto separado, assim como o workflow em si. Aplicações devem deixar que o SGBD armazene os dados, servlets façam a apresentação, o sistema de gerenciamento de workflow organize as atividades e o gerenciamento de documentos cuide da troca de informação.

O Bossa objetiva prover serviços de workflow da maneira mais simples possível, sem sacrificar qualquer funcionalidade. Para tanto, o Bossa é totalmente alheio ao tipo de dado sendo processado, manipulado ou trocado pela aplicação. O Bossa se preocupa apenas com a seqüência das atividades e com a pessoa certa para realiza-las.

Pela nossa definição de workflow, virtualmente toda aplicação colaborativa, e mesmo algumas não colaborativas, precisam de serviços de workflow. Uma vez que o Bossa provê estes serviços de maneira leve e sem interferência, nós criamos a possibilidade de workflow em toda parte.

Antes de nos aprofundarmos no modelamento de workflows usando redes de Petri, nós precisamos de uma breve explicação sobre como um workflow é normalmente visto por um sistema de gerenciamento de workflow e o que são redes de Petri.

A definição abstrata de um workflow é chamada tipo de caso. Por exemplo, um processo de compra de suprimentos que define como todas as compras serão realizadas em um departamento é um tipo de caso. Tipos de caso são compostos por tarefas conectadas por condições. Por exemplo, uma "análise inicial" é uma tarefa do tipo de caso "compra de suprimentos". Após essa tarefa ser executada, outras tarefas serão ativadas dependendo do resultado da "análise inicial", essas tarefas são conectadas usando pré e pós condições.

Um tipo de caso define todas as possíveis execuções ou instâncias de um processo. Uma instância individual de um tipo de caso é um caso. Por exemplo, a compra de uma caixa de clips é um caso de "compra de suprimentos". Em um caso as tarefas de um tipo de caso tem dois estados diferentes: uma tarefa ativa é um ítem de trabalho, uma tarefa em andamento é uma atividade. Por exemplo, após a tarefa de "solicitação de compra" ser completada a "análise inicial" torna-se um ítem de trabalho, isso é, pode ser executada por algum usuário do sistema. Quando um usuário realmente executa um ítem de trabalho, uma ação não-instantânea, a tarefa é uma atividade até ser completada.

Redes de Petri são uma ferramenta para modelar e analisar processos dinâmicos. Uma rede de Petri é composta por lugares e transições e tem uma representação gráfica padrão onde lugares são círculos e transições são quadrados. Lugares e transições são conectados por arestas dirigidas, formando um grafo bipartido dirigido, isso é, seguindo a direção de uma aresta só é possível ir de um lugar para uma transição ou de uma transição para um lugar. Figura 1. Uma rede de Petri simples. mostra a representação gráfica de uma rede de Petri simples.

Figura 1. Uma rede de Petri simples.

Lugares e transições representam o aspecto estático de uma rede de Petri, o aspecto dinâmico é representado por fichas. Uma ficha é uma marca que só pode ocupar lugares e que muda de lugar de acordo com o disparo das transições. Na rede de Petri clássica, quando uma transição dispara ela consome uma ficha de cada entrada (lugares com arestas chegando na transição) e produz exatamente uma ficha em cada saída (lugares com arestas deixando a transição).

Redes de Petri clássicas não são suficientes para modelar os roteamentos mais sofisticados que um tipo de caso demanda, então nós usamos rede de Petri colorida. A discussão de redes de Petri clássica e colorida vai além do escopo desse documento. Em resumo, em uma rede de Petri colorida, cada ficha tem uma cor e o disparo de uma transição consome e produz um número de fichas que é uma função da cor da ficha, enquanto em uma rede de Petri clássica é consumida e produzida exatamente uma ficha para cada aresta. Para representar quantas fichas uma transição consome e produz nós usamos arestas com peso, onde o peso é uma expressão inteira. Então, quando uma transição dispara ela consome um número de fichas igual ao peso da aresta de cada entrada e produz um número de fichas igual ao peso da aresta de cada saída.

Uma representação de workflow em rede de Petri mapeia lugares aos possíveis estados da execução de um caso, transições às tarefas e fichas ao estado atual do caso. Figura 2. Tipo de caso de um departamento de compras. mostra o tipo de caso "compra de suprimentos" como uma rede de Petri.

Figura 2. Tipo de caso de um departamento de compras.

Vamos analisar uma tarefa do tipo de caso "compra de suprimentos". A tarefa "b" é a "análise inicial". Sua entrada vem do lugar "B", "aguardando análise inicial", com peso constante de 1. Isso significa que sempre que houver uma ou mais fichas no lugar "B" a tarefa "b" é um ítem de trabalho pronto para ser disparado.

As tarefas (transições) em um tipo de caso não disparam aleatoriamente como na rede de Petri clássica, mas elas são acionadas por um recurso. A tarefa "b" deve ser executada pelo recurso "compras - $a", isso significa que somente os usuários do grupo "compras" menos os usuários que executaram a tarefa "a" podem acionar (disparar) essa tarefa estando ela ativa. Recursos são definidos por expressões de conjunto (com operações de exclusão, união e intersecção) usando grupos de usuários e grupos especiais "$" dos usuários que executaram uma tarefa.

A tarefa "b" tem como saída os lugares "C", "D" e "E". O lugar "C", "aguardando revisão", tem como peso de saída "!SOK". O lugar "D", "aguardando aprovação do diretor", tem como peso de saída "SOK && DIR". O lugar "E", "aguardando execução de compra", tem como peso de saída "SOK && !DIR". Aqui nós começamos a explorar a maneira específica como o Bossa define um tipo de caso. Cada peso é uma expressão JavaScript que será resolvida para um inteiro usando as variáveis definidas durante a execução do caso.

De acordo com as ações realizadas pelos recursos, a aplicação atribuirá valores apropriados para as variáveis do caso. Depois da tarefa "b", se a solicitação de compra não passar pela análise inicial, a variável SOK conterá falso. Se passar pela análise inicial, SOK conterá verdadeiro e DIR será verdadeiro ou falso se a aprovação do diretor for necessária ou não. Então, quando a tarefa "b" dispara uma ficha será removida do lugar "B" e uma ficha será colocada no lugar "C", "D" ou "E" dependendo dos valores das variáveis do caso.

A tarefa "b" representa o que em modelamento de workflow é usualmente conhecido como and-split. O Bossa não está restrito aos elementos básicos de roteamento de workflow. O uso de expressões no peso das arestas e variáveis nos casos permite rotear as fichas de um caso com grande poder e flexibilidade.

Agora que nós apresentamos o que é workflow e como modelar tipos de caso usando a notação de rede de Petri do Bossa, nós podemos falar um pouco mais sobre o que é o Bossa e como usá-lo.

Bossa é uma máquina de workflow organizada como uma biblioteca em Java. Isso significa que o Bossa não é um servidor por si só, mas um conjunto de classes que podem ser usadas para criar uma máquina de workflow particular embutida em aplicações Java. Logo, o Bossa não se preocupa com vários problemas que processos servidores devem lidar, como: conexões, sessões, autenticação, etc. Ele confia na aplicação para lidar com esse problemas. A aplicação por sua vez provavelmente usará algum ambiente, como um servidor de aplicação J2EE, para ajudar prover esses serviços. Isso permite ao desenvolvedor maior liberdade para construir sua aplicação com qualquer tecnologia que ele tenha disponível ou prefira utilizar.

Para o Bossa, um usuário é conhecido como recurso e é representado apenas por um nome que o identifica. O Bossa usa esse identificador para mapear o recurso em grupos e testar se um recurso está contido em uma expressão de recurso. O bossa não registra ou autentica usuários nem armazena qualquer informação, como nome ou endereço, sobre os usuários. O Bossa apresenta os ítens de trabalho que um recurso pode executar, mas não verifica se o recurso realmente pode executar um ítem de trabalho. Ficando sob responsabilidade da aplicação a autenticação e autorização de seus usuários, bem como, o mapeamento para recursos do Bossa.

Associado à cada tarefa ativa (ítem de trabalho) estão os identificadores de caso e de tarefa. O Bossa não armazena outras informações sobre um ítem de trabalho e não sabe como efetivamente executá-lo. Especialmente, não há informação relevante para a execução do ítem de trabalho, nem é o Bossa que executa qualquer lógica de negócio associada ao ítem de trabalho ou faz a persistência de sua execução. A aplicação é responsável por estas atividades, usando as melhores ferramentas disponíveis, escolhendo o que fazer com os dados do ítem de trabalho e, uma vez terminado, notificar o Bossa de sua conclusão.

O comportamento esperado de uma aplicação que usa o Bossa deveria ser algo como: a aplicação cria uma instância do Bossa e registra os tipos de caso e recursos se necessário. Após essa inicialização, a aplicação recebe e autentica seus usuários como desejado, então pergunta ao Bossa quais são os ítens de trabalho disponíveis para o usuário, a aplicação escolhe entre os possíveis ítens de trabalho (possivelmente perguntando ao usuário) e informa o Bossa que o usuário vai executá-lo. Somente a aplicação sabe como ajudar o usuário na realização do ítem de trabalho e, uma vez concluído (ou cancelado), a aplicação notifica o Bossa do evento, atribuindo valores a variáveis do caso se necessário.

Neste artigo nós explicamos a filosofia por trás do Bossa e demos uma breve descrição de como modelar workflows usando redes de Petri e como integrar a máquina de workflow Bossa em uma aplicação.

O projeto Bossa ainda é novo e nós ainda não provemos documentação tão aprofundada quanto gostaríamos. No momento, além desse documento, a melhor fonte de informação é o API HOWTO, a completa documentação da API do Bossa e o próprio código fonte (especialmente os testes e exemplos).