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Thursday, August 18, 2011

Ein Beispiel-Szenario für Drools-Regeln

In dem Post "Drools für meine Rules" habe ich auf ein später folgendes Hello-World-Beispiel verwiesen. Nun ist es soweit.

Das Beispiel-Szenario bezieht sich auf das Projekt des Human Task Service (http://www.humantaskservice.blogspot.com/). Eine Task-Instanz (TI) ist im Kontext dieses Systems das technische Äquivalent zu dem abstrakteren Begriff des Human Tasks. Die TI gehört also zum Domänen-Modell des Human Task Service (HTS). Für dieses Beipiel ist ein vereinfachtes Modell die Grundlage.

Jede TI wird zum Erzeugungszeitpunkt mit einem Zeitstempel versehen. Weiterhin ergibt sich aus der zugewiesenen Task-Beschreibung die maximale Dauer für die Bearbeitung einer Task-Instanz bzw. den Human Task. Diese muss für in jedem Fall zugesichert werden können, damit der HTS als wirtschaftliche Dienstleistung angeboten werden kann. Neben der Erfüllungsdauer gibt es noch weitere Gütemerkmale von Diensten. Diese werden in sog. Service Level Agreements definiert. Es muss für die Verwendung der Rule-Engine Drools also eine Regel formuliert werden, die den erklärten Sachverhalt erfüllt.

Hier kommt die Regel dazu:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<package
    name="de.saxsys.hti.monitoring.controller"
    xmlns="http://drools.org/drools-5.0"
    xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xs:schemaLocation="http://drools.org/drools-5.0 drools-4.0.xsd">
    <import name="de.saxsys.hti.monitoring.domain.*"/>
    <import name="de.saxsys.hti.monitoring.util.mail.*"/>
    <import name="de.saxsys.hti.monitoring.util.deadline.*"/>
    <import name="de.saxsys.hti.monitoring.handler.*"/>
    <import name="javax.xml.datatype.*"/>
    <import name="java.math.BigDecimal"/>
    <import name="java.util.*"/>

    <function
        return-type="String"
        name="prepareMessageText">
        <parameter
            identifier="$ti"
            type="TaskInstance"/>
        <body>             
            StringBuffer sb = new StringBuffer();
           
            sb.append("An task instance with state '").append($ti.getState().value());
            sb.append("' has passed the half of the deadline!\n");
            sb.append("--------------------------------------------\n");
            sb.append("Detailed data:\n\n");
            sb.append("id: ").append($ti.getId()).append("\n"); 
            sb.append("name: ").append($ti.getName()).append("\n");
            sb.append("creation: ").append($ti.getCreationTime()).append("\n");
           
            Date creationDate =    $ti.getCreationTime();
            String duration = $ti.getTaskDescription().getServiceLevelAgreement().getDeadline().getTimeSpan();
            sb.append("deadline: ").append(DeadlineChecker.getEndDate(creationDate, duration));
           
            return sb.toString();
        </body>
    </function> 

    <rule name="deadline is half passed">
        <lhs>
            <pattern object-type="TaskInstance" identifier="$ti">
                <and-constraint-connective>
                    <field-constraint field-name="state">
                        <qualified-identifier-restriction evaluator="!=">State.COMPLETED</qualified-identifier-restriction>
                    </field-constraint>
                    <field-constraint field-name="state">
                        <qualified-identifier-restriction evaluator="!=">State.FAILED</qualified-identifier-restriction>
                    </field-constraint>
                </and-constraint-connective>
            </pattern>
            <eval>
                DeadlineChecker.halfOfDeadlineHasPassed($ti.getCreationTime(), $ti.getTaskDescription().getServiceLevelAgreement().getDeadline().getTimeSpan())
            </eval>
        </lhs>
        <rhs>
            $ti.setPriority(Prioritizer.increase($ti.getPriority()));
            System.out.println("... increase priority to: " + $ti.getPriority().value());
            System.out.println("... inform responsible person of half passed deadline");
            String message = prepareMessageText($ti);
            HTIReactionHandler htiRH = (HTIReactionHandler) ReactionHandlerFactory.getReactionHandler(ReactionHandlerType.HTI_HANDLER);
            htiRH.sendMail("department_chief@anycompany.com", "Warning", message, $ti.getAttachment());
        </rhs>
    </rule>
</package>
Nun die Erläuterung des Dokuments:

  1. Zuerst das Wurzelelement: <package></package> Mit dem Attribut name wird eine Bezeichnung angegeben, welche die in diesem Dokument enthaltenen Regeln im Speicher der Rule-Engine eindeutig von anderen Regeln unterscheidet.
  2. In den Regeln kann Java-Codeenthalten sein. Die genutzten Klassen werden durch den  import-Tag geladen.
  3. Regeln werden durch das Element <rule/> ausgedrückt. Ein Regel besteht aus einem Bedingungsteil (left hand side) und dem Konsequenzteil (right hand side). Die Tags <lhs/> und <rhs/> besitzen diese Semantik und werden als Kindelemente des rule-Tags eingefügt.
Der Bedingungsteil:
  1. Eine Bedingung wird in Drools durch sog. Patterns, also Muster, ausgedrückt. Man beschreibt mit Patterns wie entsprechende Datenobjekte ausehen sollen, welche die Bedingung erfüllen sollen. Mit dem Attribut object-type wird der Typ bzw. die Klasse des Objekts festgelegt. Über einen Bezeichner, der mit dem Attribut identifier angegeben wird, kann man in dem Dokument auf das aktuelle Objekt zugreifen.
  2. Bisher würde die Bedingung lauten: "Objekte müssen vom Typ TaskInstance sein, damit der Konsequenzteil (rhs) aktiviert wird.". Darum werden mit Feld-Beschränkungen (Restriktionen) genauere Angaben zu dem Objekt gemacht. Mit dem field-constraint-Tag wird beschrieben, welche Felder das Objekt haben muss.
  3. Als Kindelemente des field-constraint-Tags können zum Beispiel folgende Elemente verwendet werden, um die Werte der Felder zu beschränken:
    • Um Enumerationen anzugeben, wird eine qualified-identifier-restriction verwendet.
    • Für alle anderen (primitiven bzw. standard) Typen kann der folgende XML-Tag benutzt werden: <literal-restriction evaluator=">" value="0"/> Mit solchen Restriktionen können Felder mit Zahlen oder Zeichenketten ausgezeichnet werden. Mit dem evaluator-Attribut wird angegeben, wie der jeweilige Wert des Feldes auzuwerten oder zu interpretieren ist.
  4. Um solche Feld-Restriktionen können nun noch logische Verknüpfungen (<and-constraint-connective/>, <or-restriction-connective/>) geschachtelt werden.
  5. Um die Patterns können weiterhin Negationen (<not/>), der Existenz- (<exists/>) und der All-Quantor (<forall/>) geschachtelt werden.
  6. Neben den Patterns zur Beschreibung der Beschaffenheit eines Objekts gibt es noch die Möglichkeit, diese durch eigenen Java-Code zu prüfen. Dafür wird der Tag <eval></eval> benutzt. In ihm kann beliebige Logik formuliert sein, die weitere Objektmerkmale prüfen kann. Die einzige Einschränkung ist, dass der Ausdruck zu einem Boolschen Wert evaluiert.
Der Konsequenzteil:
  1. Im Konsequenzteil der Regel kann nun jedweder Java-Code stehen. Entsprechende Importe sind dafür nicht zu vergessen. 
  2. Um auf das aktuelle Objekt zuzugreifen und die Konsequenz für ein solches auszuführen, benötigt man eine Referenz darauf. Diese konnte durch die angabe eines Bezeichners (identifier) im Pattern angelegt werden. Damit haben wir nun Zugriff auf die Daten des Objekts. Für ein besseres Verständnis sorgt es, wenn in den Regelbedingungen angelegte Bezeichner mit beispielsweise dem Dollar-Zeichen den Unterschied zu im Java-Code definierten Bezeichnern singnalisieren.
  3. Typisch für XML ist der Overhead, der durch die Dokumentstruktur entsteht. Aus diesem Grund, und für die Wiederverwendbarkeit ist es sinnvoll, Logik zu kapseln. Einfacherweise macht man dies in Java-Klassen, die nur eingebunden und aufgerufen werden brauchen. Eine zweite Möglichkeit ist, die Verwendung von Dokument-Internen Funktionen. Ein Exemplar davon ist genau unter den Import-Beschreibungen des Beispieldokuments zu finden. Weiterer Erklärung bedarf es nach all den Erläuterungen nicht. Wie zu sehen, kann im Funktionsrumpf wieder Java-Code stehen. Funktionen sind vor allem dafür geeignet, regelspezifische Logik im Regeldokument zu kapseln. Logik, die in unterschiedlichen Regeldokumenten gebraucht wird, sollte besser in Javaklassen verpackt werden.
Nachdem nun die Syntax des Regeldokuments recht ausgiebig erklärt wurde, folgt nun eine kurze Beschreibung der Semantik. Was soll die Regel tun?

Für jede Task-Instanz, die noch nicht im Zustand beendet (COMPLETED) oder fehlgeschlagen (FAILED) ist, und deren Bearbeitungsfrist bereits zur Hälfte überschritten wurde, soll eine Konsequenz ausgeführt werden.
Sinn der Regel ist das Scheitern des Human Tasks zu verhindern. Darum lautet die Konsequenzhandlung: Es muss eine zuständige Person, z.B. ein Abteilungsleiter, per E-Mail über den dringenden Zustand informiert werden.

Alle Sprachelemente und Funktionen konnten natürlich nicht gezeigt werden, jedoch wurde in diesem Post eine kleine Einführung in Drools-XML-Regeln gegeben.

    Sunday, July 10, 2011

    Drools für meine Rules :-)

    Schon seit ein paar Tagen habe ich mich mit Drools beschäftigt. Jetzt endlich kann ich sagen welche Rule Engine die jenige ist, die ich fürs Monitoring benutzen kann. Was habe ich also die letzten Tage gemacht?

    Zuerst einmal findet man im Netz relativ viel Material zu Drools. Die Beispiele für Regeldefinitionen haben mich natürlich am meisten interessiert. Schnell hatte ich einige gefunden, die ganz gut aussahen. Daher begann ich mich näher mit Drools zu beschäftigen um ein kleines Hello-World-Projekt aufzusetzen. Damit fingen die Probleme an.

    Nachdem ich alle Ressourcen heruntergeladen  und eingebunden hatte, habe ich ein Rule-File nach den Beispielen im Netz geschrieben. Leider lief nichts. Bei der Fehlersuche verwirrte mich Anfangs, dass es noch so viele andere Sprachen für Drools gab. Das genau ist der Punkt!

    Drools hat erstens sein eigenes Regelformat namens "drl" (kein XML) und zweitens unterstützt es außerdem noch Regeldefinition via XML. Das Tückische daran ist, dass Drools, aktuell in der Version 5.2.0 vorliegend, eine sehr starke Entwicklung durchlaufen hat. So gibt es einige verschiedene XML-Formate, die alle nicht mehr aktuell sind. Die Materialien, die man im Netz dazu findet, sind oft für die alten Formate gewesen. Wenn man das weiß, stellt es kein Problem dar :-)

    Mein Hello-World-Beispiel habe ich zum laufen bekommen. Es ist das Ergebnis dieses Wochenendes. Eine komische Fehlermeldung wird jedoch nach wie vor angezeigt. Trage ich die Schemaversionen analog zum Versionsstand (5) von Drools ein, findet er das Schema nicht. Trage ich die Version 4 ein, wie es in der aktuellen Dokumentation von der Drools-Seite zu lesen ist, bekomme ich die Meldung, dass ich doch bitte mal Version 5 eintragen soll. Seltsam!

    Mein Hello-World-Beispiel kommt später.

    Saturday, July 9, 2011

    Über mich

    Als erstes möchte ich für den frischen Blog ein paar Worte zu mir sagen.

    Ich studiere seit 2008 Informatik und schreibe bereits meine Bachelorarbeit. Das Thema der Bachelorarbeit ist die "Entwicklung einer Monitoring-Komponente für den HTS" (http://www.humantaskservice.blogspot.com/). Um nur mal ein paar Buzzwords für die (Java-) Technologien zu nennen, mit denen ich mich gerade beschäftige, sei folgendes genannt:
    • OSGi: Der HTS besteht aus den Teilen HTP, TPC und der Human Task Infrastructure (HTI). Diese wurde basierend auf dem OSGi-Standard entwickelt. Kurz gesagt bietet dieses Framework die folgenden Vorteile, die Grund für den Einsatz dessen waren: Modularisierung, Erweiterbarkeit, austauschbarkeit, Hot-Deployment
    • Drools (Rule-Engine): Mit Hilfe von Rule-Engines kann man Business-Code einer Anwendung der aus etlichen If-Then-Else-Statements besteht in Form von Regeln implementieren. Diese Regeln, oft in einem extra Dokument formuliert, können dann von einer sog. Rule-Engine auf einen Satz von Daten ausgeführt werden. Damit errreicht man selbst bei einer riesigen Datenmenge eine immernoch performante Abarbeitung. Ein weiterer Grund Business-Logik in solchen Regeln zu formulieren ist, dass die einzelnen Regeln (je nach verwendeter  Regel-Sprache) einfacher lesbar, damit schneller verständlich und besser wartbar sind. Gerade in der heutigen Welt ändern sich die Anforderungen an ein Software-System sehr schnell.
    • JMX: Die Java Management Extension erlaubt es Java-Anwendungen zu monitoren. Mehr dazu auf http://de.wikipedia.org/wiki/Java_Management_Extensions
    • JAX-WS: Da die Dienste des HT-Service über das Netz angeboten werden, liegt es nahe Java-Webservices zu nutzen.
    Dies sind die wichtigsten Technologien, mit denen die Monitoring-Komponente umgesetzt wird.