如何畫出優(yōu)秀的架構(gòu)圖?
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作自：三畫
來自：公眾號「阿里巴巴云原生」
導(dǎo)讀：技術(shù)傳播的價值，不僅僅體現(xiàn)在通過商業(yè)化產(chǎn)品和開源項(xiàng)目來縮短我們構(gòu)建應(yīng)用的路徑，加速業(yè)務(wù)的上線速率，也體現(xiàn)在優(yōu)秀工程師在工作效率提升、產(chǎn)品性能優(yōu)化和用戶體驗(yàn)改善等經(jīng)驗(yàn)方面的分享，以提高我們的專業(yè)能力。本文作者阿里巴巴技術(shù)專家三畫，分享了自己和團(tuán)隊(duì)在畫好架構(gòu)圖方面的理念和經(jīng)驗(yàn)，首發(fā)于阿里內(nèi)部技術(shù)分享平臺，梓敬、鵬升和余樂對此文亦有貢獻(xiàn)。
當(dāng)我們想用一張或幾張圖來描述我們的系統(tǒng)時，是不是經(jīng)常遇到以下情況：
- 對著畫布無從下手、刪了又來？
- 用一張圖描述我的系統(tǒng)，并且讓產(chǎn)品、運(yùn)營、開發(fā)都能看明白？
- 畫了一半的圖還不清楚受眾是誰？
- 畫出來的圖到底是產(chǎn)品圖功能圖還是技術(shù)圖又或是大雜燴？
- 圖上的框框有點(diǎn)少是不是要找點(diǎn)兒框框加進(jìn)來？
- 布局怎么畫都不滿意……
如果有同樣的困惑，本文將介紹一種畫圖的方法論，來讓架構(gòu)圖更清晰。
先理清一些基礎(chǔ)概念
1. 什么是架構(gòu)
架構(gòu)是結(jié)構(gòu)和愿景。
系統(tǒng)架構(gòu)是概念的體現(xiàn)，是對物/信息的功能與形式元素之間的對應(yīng)情況所做的分配，是對元素之間的關(guān)系以及元素同周邊環(huán)境之間的關(guān)系所做的定義。
做好架構(gòu)是個復(fù)雜的任務(wù)，也是個很大的話題，本篇就不做深入了。有了架構(gòu)之后，就需要讓干系人理解、遵循相關(guān)決策。
2. 什么是架構(gòu)圖
3. 架構(gòu)圖的作用
- 解決溝通障礙
- 達(dá)成共識
- 減少歧義
4. 架構(gòu)圖分類
- 場景視圖
場景視圖用于描述系統(tǒng)的參與者與功能用例間的關(guān)系，反映系統(tǒng)的最終需求和交互設(shè)計(jì)，通常由用例圖表示。
- 邏輯視圖
邏輯視圖用于描述系統(tǒng)軟件功能拆解后的組件關(guān)系，組件約束和邊界，反映系統(tǒng)整體組成與系 統(tǒng)如何構(gòu)建的過程,通常由UML的組件圖和類圖來表示。
- 物理視圖
物理視圖用于描述系統(tǒng)軟件到物理硬件的映射關(guān)系，反映出系統(tǒng)的組件是如何部署到一組可? ? 計(jì)算機(jī)器節(jié)點(diǎn)上，用于指導(dǎo)軟件系統(tǒng)的部署實(shí)施過程。
- 處理流程視圖
處理流程視圖用于描述系統(tǒng)軟件組件之間的通信時序，數(shù)據(jù)的輸入輸出，反映系統(tǒng)的功能流程 與數(shù)據(jù)流程,通常由時序圖和流程圖表示。
- 開發(fā)視圖
開發(fā)視圖用于描述系統(tǒng)的模塊劃分和組成，以及細(xì)化到內(nèi)部包的組成設(shè)計(jì)，服務(wù)于開發(fā)人員，反映系統(tǒng)開發(fā)實(shí)施過程。
以上 5 種架構(gòu)視圖從不同角度表示一個軟件系統(tǒng)的不同特征，組合到一起作為架構(gòu)藍(lán)圖描述系統(tǒng)架構(gòu)。
怎樣的架構(gòu)圖是好的架構(gòu)圖
先不去管這些圖好不好，我們通過對這些圖的分類以及作用，思考了一下，總結(jié)下來，我們認(rèn)為，在畫出一個好的架構(gòu)圖之前， 首先應(yīng)該要明確其受眾，再想清楚要給他們傳遞什么信息 ，所以，不要為了畫一個物理視圖去畫物理視圖，為了畫一個邏輯視圖去畫邏輯視圖，而應(yīng)該根據(jù)受眾的不同，傳遞的信息的不同，用圖準(zhǔn)確地表達(dá)出來，最后的圖可能就是在這樣一些分類里。那么，畫出的圖好不好的一個直接標(biāo)準(zhǔn)就是：受眾有沒有準(zhǔn)確接收到想傳遞的信息。
明確這兩點(diǎn)之后，從受眾角度來說，一個好的架構(gòu)圖是不需要解釋的，它應(yīng)該是自描述的，并且要具備一致性和足夠的準(zhǔn)確性，能夠與代碼相呼應(yīng)。
畫架構(gòu)圖遇到的常見問題
1. 方框代表什么？
為什么適用方框而不是圓形，它有什么特殊的含義嗎？隨意使用方框或者其它形狀可能會引起混淆。
2. 虛線、實(shí)線什么意思？箭頭什么意思？顏色什么意思？
隨意使用線條或者箭頭可能會引起誤會。
3. 運(yùn)行時與編譯時沖突？層級沖突？
架構(gòu)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，只使用單個圖表來表示架構(gòu)很容易造成莫名其妙的語義混亂。
本文推薦的畫圖方法
C4 模型使用容器（應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)存儲、微服務(wù)等）、組件和代碼來描述一個軟件系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。這幾種圖比較容易畫，也給出了畫圖要點(diǎn)，但最關(guān)鍵的是，我們認(rèn)為，它明確指出了每種圖可能的受眾以及意義。
下面的案例來自 C4 官網(wǎng)，然后加上了一些我們的理解，來看看如何更好的表達(dá)軟件架構(gòu)
1. 語境圖(System Context Diagram)
這是一個想象的待建設(shè)的互聯(lián)網(wǎng)銀行系統(tǒng)，它使用外部的大型機(jī)銀行系統(tǒng)存取客戶賬戶、交易信息，通過外部電郵系統(tǒng)給客戶發(fā)郵件。可以看到，非常簡單、清晰，相信不需要解釋，都看的明白，里面包含了需要建設(shè)的系統(tǒng)本身，系統(tǒng)的客戶，和這個系統(tǒng)有交互的周邊系統(tǒng)。
用途
- 構(gòu)建的系統(tǒng)是什么
- 誰會用它
- 如何融入已有的IT環(huán)境
怎么畫
2. 容器圖(Container Diagram)
上圖中，除了用戶和外圍系統(tǒng)，要建設(shè)的系統(tǒng)包括一個基于java\spring mvc的web應(yīng)用提供系統(tǒng)的功能入口，基于xamarin架構(gòu)的手機(jī)app提供手機(jī)端的功能入口，一個基于java的api應(yīng)用提供服務(wù)，一個mysql數(shù)據(jù)庫用于存儲，各個應(yīng)用之間的交互都在箭頭線上寫明了。
看這張圖的時候，不會去關(guān)注到圖中是直角方框還是圓角方框，不會關(guān)注是實(shí)線箭頭還是虛線箭頭，甚至箭頭的指向也沒有引起太多注意。
我們有許多的畫圖方式，都對框、線的含義做了定義，這就需要畫圖的人和看圖的人都清晰的理解這些定義，才能讀全圖里的信息，而現(xiàn)實(shí)是，這往往是非常高的一個要求，所以，很多圖只能看個大概的含義。
用途
- 展現(xiàn)了軟件系統(tǒng)的整體形態(tài)
- 體現(xiàn)了高層次的技術(shù)決策
- 系統(tǒng)中的職責(zé)是如何分布的，容器間的是如何交互的
- 告訴開發(fā)者在哪里寫代碼
怎么畫
3. 組件圖(Component Diagram)
組件圖是把某個容器進(jìn)行展開，描述其內(nèi)部的模塊。
用途
- 描述了系統(tǒng)由哪些組件/服務(wù)組成
- 厘清了組件之間的關(guān)系和依賴
- 為軟件開發(fā)如何分解交付提供了框架
4. 類圖(Code/Class Diagram)
這個圖很顯然是給技術(shù)人員看的，比較常見，就不詳細(xì)介紹了。
案例分享
畫好架構(gòu)圖可能有許多方法論，本篇主要介紹了C4這種方法，C4的理論也是不斷進(jìn)化的。但不論是哪種畫圖方法論，我們回到畫圖初衷，更好的交流，我們在畫的過程中不必被條條框框所限制。簡而言之，畫之前想好：畫圖給誰看，看什么，怎么樣不解釋就看懂。
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