近年来,Web服务及其组合技术的发展方兴未艾。随着单个Web服务难以满足日益复杂的业务需求,Web服务组合成为了工业界和学术界研究的热点。Web服务组合不但可以提高Web服务的复用率,减少开发周期和开发成本,而且可以根据用户不断变化的需求灵活地进行组合。对已有的Web服务进行组合构成新的Web服务,新的Web服务作为一类特殊的系统可以为用户提供更加强大的功能。Web服务组合的建模、分析与验证、实现是Web服务组合生命周期中极为重要的三个阶段。众多研究者用图形化方法、形式化方法、业务流程执行语言的方法对Web服务组合进行了研究。但是大部分研究者往往使用单一的方法对所有阶段进行建模和描述,没有充分考虑各个阶段的特点。图形化方法虽然简单直观、易于理解,适合于Web服务组合的建模阶段,但是其语义使用自然语言描述,存在着二义性和不一致性,因此并不适合用于Web服务组合的分析与验证、实现阶段。建立在数学基础之上的形式化方法虽然具有形式化的分析与验证手段,适合于Web服务组合的分析与验证,但是形式化方法高度抽象,不易理解,因此并不适合用于Web服务组合的建模、实现阶段。业务流程执行语言虽然能够在流程引擎上直接执行,适合于Web服务组合的实现阶段,但是业务流程执行语言是非形式化的,它涉及过多的实现细节,抽象程度不高,因此并不适合于Web服务组合的建模、分析与验证阶段。目前,现有文献尚没有将各个阶段建模特点与建模语言有机结合,Web服务组合的建模、分析与验证、实现之间存在着鸿沟。本文提出将业务流程建模标注（BPMN）、工作流网（workflow nets）和业务流程执行语言（BPEL）三种具有不同特点适用于不同阶段的非形式化建模语言和形式化建模语言有机结合的方法,贯穿Web服务组合生命周期的建模、分析与验证、实现等三个阶段。实现了业务流程建模标注到工作流网的映射以及工作流网到业务流程执行语言的映射,达到了从建模到实现过程无缝衔接的目的。主要研究成果如下:（1）针对业务流程建模标注建模的Web服务组合中存在的不规范、结构不同但语义相同的问题。本文提出良构Web服务组合的七大特征,给出Web服务组合过程、Web服务组合、良构Web服务组合过程、良构Web服务组合的定义,给出从普通Web服务组合到良构Web服务组合的转换规则,按照转换规则将普通Web服务组合转换为良构Web服务组合。解决了Web服务组合中不规范、构造结构多样性的问题。（2）针对BPMN标准规约使用自然语言描述Web服务组合的执行语义,无法对Web服务组合进行语义分析的问题。本文提出良构Web服务组合到工作流网的映射规则,用Petri网精确定义了Web服务组合的语义,并实现了Web服务组合到工作流网的转换工具Orch2PetriNet。利用弱互模拟关系检测Web服务组合与所生成的工作流网在行为上是等价的,从而验证映射结果的正确性。（3）针对Web服务组合中具有共性的缺少开始事件、结束事件或者缺少开始事件和结束事件,并行网关和排他网关混用、排他网关和并行网关混用,Web服务组合不合理等三大类问题。本文借助工作流网分析技术,将Web服务组合中的语义错误归结为工作流网中的结构问题或者性质问题,具体来说,Web服务组合缺少开始事件、结束事件或者缺少开始事件和结束事件及网关混用的问题,通过相应的算法以及已有的Petri网验证工具进行结构分析;Web服务组合不合理的问题,通过Petri网验证工具进行性质分析。对于发现的问题,修改建模阶段的Web服务组合模型,映射成工作流网,再次使用相应的工具及算法检测工作流网是否还存在问题,直到没有问题为止。（4）针对工作流网转换成可执行的业务流程执行语言的问题,本文提出工作流网到可执行的业务流程执行语言的映射算法,给出构件的定义以及顺序构件、选择构件、挑选构件、循环构件和流构件对应的BPEL代码,通过迭代的方法反复选取不同类型的构件,提供BPEL转换,化简工作流网,从而实现整个工作流网到BPEL代码的映射和转换。总之,针对Web服务组合生命周期中的建模、分析与验证、实现等三个阶段,本文提出了不同阶段的相关理论、方法和技术,支持从建模到实现过程的平滑过渡。最后通过一个完整的案例验证所提出理论和方法的正确性。